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1、第十章稳定性与频率补偿授课教师:鲁文高Email:2006年12月7、12日北大微电子:模拟集成电路原理1本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理2负反馈系统的振荡条件北大微电子:模拟集成电路原理3不稳定系统VS 稳定系统北大微电子:模拟集成电路原理4复平面中的极点位置与稳定性北大微电子:模拟集成电路原理5单极点系统的稳定性北大微电子:模拟集成电路原理6单极点系统的波特图北大微电子:模拟集成电路原理7本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理8二极点系统北大
2、微电子:模拟集成电路原理9二极点系统:开环VS 闭环(1)北大微电子:模拟集成电路原理10二极点系统:开环VS 闭环(2)北大微电子:模拟集成电路原理11三极点系统北大微电子:模拟集成电路原理12本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理13相位裕度北大微电子:模拟集成电路原理14相位裕度(GX=p2)-180Phase Margin,m=45 北大微电子:模拟集成电路原理15相位裕度(PM=60o,是个合适的值)北大微电子:模拟集成电路原理16大信号应用:时域的Simulation小信号仿真时,PM=65 但是对于大信号阶跃
3、信号,仍有较大的抖动对于大信号,时域的Simulation 更真实有效北大微电子:模拟集成电路原理17本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理18频率补偿的原理原理:修改H 的传输函数,使GXPX(a)PX 移向更高的频率(b)GX 移向更低的频率北大微电子:模拟集成电路原理19极点的位置北大微电子:模拟集成电路原理20补偿的方法北大微电子:模拟集成电路原理21补偿:降低GX北大微电子:模拟集成电路原理22补偿前与补偿后北大微电子:模拟集成电路原理23补偿:GX=p,A北大微电子:模拟集成电路原理24GBW 与fp2的关系北
4、大微电子:模拟集成电路原理25极点位置与相位裕度(1)北大微电子:模拟集成电路原理26极点位置与相位裕度(2)北大微电子:模拟集成电路原理27补偿的例子北大微电子:模拟集成电路原理28单端输出vs 全差分输出北大微电子:模拟集成电路原理29共源共栅电流源的阻抗北大微电子:模拟集成电路原理30本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理31两级运放的Miller补偿北大微电子:模拟集成电路原理32Miller补偿的推导(1)V1北大微电子:模拟集成电路原理33Miller补偿的推导(2)北大微电子:模拟集成电路原理34勘误 中文版
5、公式10.23北大微电子:模拟集成电路原理35Miller补偿前后的比较V1北大微电子:模拟集成电路原理36Miller补偿的副作用:正零点(RHP)北大微电子:模拟集成电路原理37负零点与正零点(RHP)北大微电子:模拟集成电路原理38RHP 零点对相位与幅度的影响北大微电子:模拟集成电路原理39RHP 零点的消除(1)北大微电子:模拟集成电路原理40RHP 零点的消除(2)北大微电子:模拟集成电路原理41RHP 零点的消除(3)北大微电子:模拟集成电路原理42负零点与正零点(RHP)北大微电子:模拟集成电路原理43负零点与非主极点北大微电子:模拟集成电路原理44RZ的实现北大微电子:模拟集
6、成电路原理45使用线性区MOSFET 实现电阻(1)北大微电子:模拟集成电路原理46使用线性区MOSFET 实现电阻(2)北大微电子:模拟集成电路原理47线性MOSFET 电阻的缺点 需要额外的偏置电路 大信号时X 点电压变,未在线性区,RZ变北大微电子:模拟集成电路原理48负载的影响北大微电子:模拟集成电路原理49本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术北大微电子:模拟集成电路原理50其他的零点消除技术:源跟随器北大微电子:模拟集成电路原理51其他的零点消除技术:使用共栅管(1)北大微电子:模拟集成电路原理52其他的零点消除技术:使用共栅管(2)北大
7、微电子:模拟集成电路原理53第一级为共源共栅时的零点消除北大微电子:模拟集成电路原理54本讲内容 稳定性概述 多极点系统 相位裕度 频率补偿 两级运放的补偿 其它补偿技术 两级运放的设计北大微电子:模拟集成电路原理55两级运放的转换速率(SR)Basic Two-Stage Op Amp北大微电子:模拟集成电路原理56两级运放的正向SR 与负向SR北大微电子:模拟集成电路原理57两级运放的设计实例(1)北大微电子:模拟集成电路原理58两级运放的设计实例(2)北大微电子:模拟集成电路原理59两级运放的设计实例(3)北大微电子:模拟集成电路原理60两级运放的设计实例(4)北大微电子:模拟集成电路原理61两级运放的设计实例(5)北大微电子:模拟集成电路原理62两级运放的设计实例(6)北大微电子:模拟集成电路原理63两级运放设计总结(1)北大微电子:模拟集成电路原理64两级运放设计总结(2)北大微电子:模拟集成电路原理65作业(1)第一题:习题10.11 第二题:性能指标与工艺参数见下页 确定GBW 确定补偿电容CC的大小 确定各偏置电压 确定各晶体管的电流、尺寸 最终的增益为多少北大微电子:模拟集成电路原理66作业(2)北大微电子:模拟集成电路原理67
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