CMOS模拟集成电路设计ch10稳定性和频率补偿

1、cmos模拟集成电路设计稳定性和频率补偿2021-10-22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2021-10-22概述31、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)(1jsh2021-10-22概述4 增益交点 相位交点2021-10-22概述5 波特（bode）图2021-10-22概述6 极点位置与稳定性的关系 具有位于右半平面的极点的反馈放大器是不稳定的；2021-10-22概述7 单极点系统2021-10-22多极点系统82、多极点系统 两极点系统2021-10-22多极点系统9 三极点系统2021-10-22相位裕

2、度103、相位裕度 稳定的边缘情况 例如，在gx处，相位=-175)(1)()(111jhjhjxy5 .11)(1jxy2021-10-22相位裕度11 相位裕度对反馈系统稳定性的影响3 . 1)(1jxy1)(1jxy7 . 0)(1jxy2021-10-22频率补偿124、频率补偿 增大pm的方法px往外推gx往里推2021-10-22频率补偿13 单级运放的频率补偿2021-10-22频率补偿14 单级运放的频率补偿（续）2021-10-22频率补偿15 单级运放的频率补偿（续）2021-10-22频率补偿16 单级运放的频率补偿（续）2021-10-22频率补偿17 单级运放的频率补

3、偿（续）2021-10-22两级运放的补偿185、两级运放的补偿 极点分析2021-10-22两级运放的补偿19 密勒补偿cmipvcgagb| )0(1 clmiioutpcrgr)(1112miiplgc可以计算得到（补偿前(cc=0)： ）e111croutpll21crpcmipvcgagb| )0(12021-10-22两级运放的补偿20 密勒补偿（续）60180ccc21zppgbtgargbtgargbtgarcmiizcglcc22. 0c ，并由令601801 . 0cc902tgargbtgarp2.210miimiilcggcc2021-10-22两级运放的补偿21 密勒

4、补偿（续）cmclzcgccr9cmczmcgcrg919)(1clsmiipcrrg11lmiipcg2cmzcg2av=1,rout=1/gm2 ccav=-gmiir22021-10-22两级运放的补偿22 带补偿的两级运放的转换cssrcis cssrcis cdrcis3cdrcis52021-10-2223小结 反馈系统存在潜在不稳定性1)(1jsh 单极点系统是稳定的 双极点系统是稳定的，但相位裕度不大 三极点（以上）系统是不稳定的，需要相位补偿 相位裕度pm60deg，可以兼顾稳定性和瞬态反应速度 补偿方法： 减少极点数 减小带宽 密勒补偿 ：需要考虑rhzlmiipcg2cm

5、ipvcgagb| )0(1cmiizcg2021-10-22二级运放设计实例24二级运放设计实例（optional） 约束条件 电源电压 工艺 温度2021-10-22二级运放设计实例25)(2|4251111 ,igrgamoutmstvcmcggb/1thngsddincmvvvv3max,11515min,thnododssgsodssincmvvvvvvvvccisr/5totalssdddissivvp)()(|7666262,igrgamoutmndvlmpcg/62cmzcg/61 lwclwkivoxdod,22021-10-22二级运放设计实例26 设计步骤 0. 确定正确

6、的电路偏置，保证所有晶体管处于饱和区。2021-10-22二级运放设计实例27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10gb 5.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；lcc22. 0c gbcgccggsmgsgsm102334333330.67gsoxcw l c1/mcgbgc253(4)1/ 2()2poxddthnthpwiicvicmrvvl15112(/)odgsthnoxivicmrvicmrvcwl2021-10-22二级运放设计实例28 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