CMOS模拟集成电路设计_ch10稳定性和频率补偿.ppt
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1、CMOS模拟集成电路设计,稳定性和频率补偿,2022/7/6,提纲,2,提纲,1、概述2、多极点系统3、相位裕度4、频率补偿5、两级运放的补偿,2022/7/6,概述,3,1、概述,反馈系统存在潜在不稳定性振荡条件(巴克豪森判据),1、在1下,围绕环路的相移能大到使反馈变为正反馈2、环路增益足以使信号建立,2022/7/6,概述,4,增益交点相位交点,在一般反馈电路的处理中,小于或等于1,且与频率无关;当1,幅值曲线会下移,增益交叉点会向原点方向移动,系统更易稳定。因此,常分析H=H(=1)的相位图和幅值图。,2022/7/6,概述,5,波特(Bode)图,1、在每个零点频率处,幅值曲线的斜率
2、按20dB/dec变化;在每个极点频率处,其斜率按20dB/dec变化。2、对一个在左半平面的极点(零点)频率m,相位约在0.1 m处开始下降(上升),在m处经历45(45)的变化,在大约10 m处达到90(90)的变化。右半平面的情况,反之。,右半平面的零点对反馈系统的稳定性更加有害,因为它提高增益,但延迟相位。,2022/7/6,概述,6,极点位置与稳定性的关系,每个极点频率表示为sp=j P+p,冲击响应包含exp(j P+P),如图,具有位于右半平面的极点的反馈放大器是不稳定的;,2022/7/6,概述,7,单极点系统,单极点系统是稳定的。,2022/7/6,多极点系统,8,2、多极点
3、系统,两极点系统,两极点系统是稳定的,但裕度不大。,2022/7/6,多极点系统,9,三极点系统,三极点系统可能是不稳定的。,附加的极点(和零点)对相位的影响比对幅值的影响更大。,2022/7/6,相位裕度,10,3、相位裕度,稳定的边缘情况 例如,在GX处,相位=-175,得到,相位裕度(PM):定义为 PM=180+H(=1)其中,1为增益交点频率,2022/7/6,相位裕度,11,相位裕度对反馈系统稳定性的影响,当PM=45时,,当PM=60时,,当PM=90时,,2022/7/6,频率补偿,12,4、频率补偿,增大PM的方法,减少极点数,PX往外推,减小带宽,GX往里推,2022/7/
4、6,频率补偿,13,单级运放的频率补偿,以右图的电流镜作负载的差动共源共栅运放为例,估计极点:Out,A,N,X(Y),2022/7/6,频率补偿,14,单级运放的频率补偿(续),Bode图,1,2022/7/6,频率补偿,15,单级运放的频率补偿(续),方法:增加负载电容,即调整主极点避免镜像极点第一非主极点,必须离原点尽量远(大于等于GB),2022/7/6,频率补偿,16,单级运放的频率补偿(续),RoutAV,虽然p,out=(RoutCL)-1降低,由于不影响GX和PX,因此,增大Rout并不能对运放进行补偿,2022/7/6,频率补偿,17,单级运放的频率补偿(续),全差动套筒式运
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