运放稳定性21-23(6)

2019-01-19 15:30

图 10.58 FB#2 AC电路分析:CMOS RRO

Tina SPICE仿真结果如图10.59所示。FB#2 1/β曲线正如当fza= 10.6Hz以及高频1/β =23.78dB时,采用一阶分析推算出来的结果一样。另外,我们也绘制出OPA734 Aol曲线,以弄清楚在高频时,FB#2将如何与其相交。

图 10.59 FB#2 1/β曲线:CMOS RRO

如果推算的FB#1和FB#2叠加结果会产生所需的最终1/β曲线,那么我们将通过如图10.60所示的Tina SPICE电路开展分析工作。同时,我们还可通过 Tina SPICE 电路,绘制出Aol曲线、最终的 1/β曲线以及环路增益曲线。

图 10.60 最终环路增益分析电路:CMOS RRO

从图10.61中,我们可以看出,分析结果验证了我们所推算的最终1/β曲线。在环路增益为零的fcl处,推算的接近速率为20dB/decade。

图 10.61 最终的1/β曲线:CMOS RRO

最终电路的环路增益相位曲线(采用FB#1和FB#2)如图10.62所示。相移从未下降至66.54度以下(出现在频率为146.43kHz的地方),因为,在fcl处(频率为 172.64kHz),相位裕度为87.79度。

图 10.62 最终环路增益分析:CMOS RRO

我们将采用图10.63中的Tina SPICE电路对我们的稳定电路进行最后的检验——瞬态稳定性测试。

图 10.63 最终瞬态稳定性测试电路:CMOS RRO

图10.64中最终电路瞬态稳定性的测试结果符合我们其他所有的推算结果,从而研制出一款性能优良、运行稳定的电路。而且,我们可以信心十足的将这种电路投入量产,因为它不会发生故障或在实际运行中出现异常。

图 10.64 最终瞬态稳定性测试电路:CMOS RRO

通过图10.65中的Tina SPICE电路,可验证我们对Vout/Vin的推算是否正确。

图 10.65 最终Vout/Vin传输函数电路:CMOS RRO

从图10.66中,我们可以看出,Vout/Vin的测试结果与我们推算的一阶分析结果一致,具体表现为:当频率为253.88Hz时,单极点开始下降。而且,当频率约为167kHz(此时,FB#2与OPA734 Aol曲线相交)时,出现第二个极点。

图 10.66 最终Vout/Vin传输函数:CMOS RRO

图10.67总结了一种易于使用的渐进式程序。这种程序轻松地将具有双通道反馈的RISO电容性负载稳定性技术应用于CMOS RRO输出运算放大器上。

1) 测量运算放大器的Aol

2) 测量运算放大器的Zo,并在图上绘制出其曲线 3) 确定CO和RO 4) 创建Zo的外部模型

5) 计算 FB#1 低频1/b(由CO和CL导致)

6) 将 FB#2 高频 1/b设置为比FB#1低频1/b高 +10dB(为获得最佳的 Vout/Vin 瞬 态响应和实现环路增益带宽内相移量最少) 7) 从FB#2高频1/b中选择Riso以及RO

8) 从CO、CL、Riso和RO中,计算FB#1 1/b fzx 9) 设置FB#2 1/b fza = 1/10 fzx

10) 选择具有实际值的 RF 和 CF,以产生 fza

11) 采用Aol、1/b、环路增益、Vout/Vin以及瞬态分析的最终值,运行仿真以验证设计的可行性。 12) 核实环路增益相移的下降不得超过135 度(>45 度相位裕度) 13) 针对低噪声应用:检查Vout/Vin扁平响应,以避免增益骤增

图 10.67 具有双通道反馈的 RISO 补偿程序:CMOS RRO

作者简介

Tim Green现任美国亚利桑那州图森市TI线性应用工程经理。他担任模拟与混合信号电路板/系统级设计工程师长达24年之久,其中包括:无刷马达控制、飞机喷气式发动机、导弹系统、功率运算放大器、数据采集系统以及 CCD 相机。Tim最近的工作经验包括模拟与混合信号半导体战略营销。Tim毕业于亚利桑那大学 (University of Arizona),获电子工程理学士学位。如欲联系作者,请发送邮件至 green_tim@ti.com 。


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