CMOS模拟集成电路设计ch10稳定性和频率补偿.pptx

2024/4/20 周六提纲1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2024/4/20 周六概述21、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 1、在、在 1 1下，围绕环路的相移能大到使反馈变为正反馈下，围绕环路的相移能大到使反馈变为正反馈2 2、环路增益足以使信号建立、环路增益足以使信号建立2024/4/20 周六概述3增益交点相位交点在一般反馈电路的处理中，在一般反馈电路的处理中，小于或等于小于或等于1 1，且与频率无关；当，且与频率无关；当1 C CC CCCE E(g(gmIImII=g=gm9m9)(miller pole)(miller pole)(output pole)(output pole)可以计算得到（补偿前(Cc=0)：）2024/4/20 周六两级运放的补偿19密勒补偿（续）密勒补偿中，零点的影响不可忽略密勒补偿中，零点的影响不可忽略 右平面的零点减缓增益的下降（增益交点右平面的零点减缓增益的下降（增益交点外推），延迟相位（相位交点向原点移动）外推），延迟相位（相位交点向原点移动）考虑零点的影响，考虑零点的影响，C CC C的选取：的选取：PM=60PM=60时，时，GBGB处处若若PM60 PM60 ,p2p2 2.2GB2.2GB ，并由 z z=10GB=10GB令 z z=10GB=10GB时时2024/4/20 周六两级运放的补偿20密勒补偿（续）消除密勒补偿中零点的方法消除密勒补偿中零点的方法 增加与补偿电容串联的电阻增加与补偿电容串联的电阻 切断补偿电容的前馈通路切断补偿电容的前馈通路将零点移到右平面无穷远处，或者左平面将零点移到右平面无穷远处，或者左平面并抵消第一非主极点并抵消第一非主极点AV=1,Rout=1/gm2 CCAv=-gmIIR22024/4/20 周六两级运放的补偿21带补偿的两级运放的转换正转换速率正转换速率(红色红色)，当当I1I1 ISSISS负转换速率（负转换速率（青色青色），当），当I I1 1 I ISSSS当当I I1 1IISSSS当当I I1 1I22GB2.2GB，elseelse10GB10GB2024/4/20 周六二级运放设计实例25设计步骤0.确定正确的电路偏置，保证所有晶体管处于饱和区。为保证良好的电流镜，并确为保证良好的电流镜，并确保保M4M4处于饱和区处于饱和区（S Sx x=W=Wx x/L/Lx x）I I6 6=I=I7 72024/4/20 周六二级运放设计实例26设计步骤（续）1.根据需要的PM60deg求Cc（假定z10GB）2.由已知的Cc并根据转换速率的要求（或功耗要求）选择ISS（I5）的范围；3.由计算得到的电流偏置值(I5/2),设计W3/L3（W4/L4）满足上ICMR（或输出摆幅）要求，即饱和区条件；4.验证M3处镜像极点是否大于10GB5.设计W1/L1（W2/L2）满足GB的要求6.设计W5/L5满足下ICMR（或输出摆幅）要求；2024/4/20 周六二级运放设计实例27设计步骤（续）7.根据p22.2GB 计算得到gm6；并且根据偏置条件VSG4=VSG6计算得到M6的尺寸8.根据尺寸和gm6计算I6，并验证Vout,max是否满足要求9.计算M7的尺寸。并验证Vout,min是否满足要求；10.验证增益和功耗11.若增益不满要求，降低I5和I6或提高M2、M6尺寸等措施，但重复以上步骤进行验证。12.SPICE仿真验证12.3交作业！