本來想寫一點(diǎn)針對設(shè)計采用米勒補(bǔ)償兩級放大器的總結(jié),比如在最小化功耗的條件下,在最大化增益的條件下,甚至是最小化面積的條件下,遇到的問題和各種tradeoff,但是發(fā)現(xiàn)整理起來內(nèi)容比較多又有點(diǎn)無從下手,所以先從它的由來開始吧。
我們知道,采用米勒補(bǔ)償后的兩級放大器相較于普通的兩級放大器可以明顯改善它的UGF和PM,從而使放大器可以工作在更寬的頻率范圍,同時穩(wěn)定性也更好。
簡單來說,可以通過對比它倆的傳輸函數(shù)Figure 1和Figure 2看出來,采用米勒補(bǔ)償之后系統(tǒng)的兩個極點(diǎn)一個向低頻移動,另一個向高頻移動,讓高頻極點(diǎn)移動到UGF之后。
Figure 1
Figure 2
(Figure 2的傳輸函數(shù)是在Gm2*Ro2>>1, CL>>C1和Cm,Rm<
但是可以看到,同時也引入了一個右半平面的零點(diǎn),它的作用類似于一個左半平面的極點(diǎn),對系統(tǒng)的穩(wěn)定性是不利的。
所以,可以采取的方法之一可以是增加Gm2,這樣一來不僅UGF增加了,所需的補(bǔ)償電容Cm也減小了,從而引入的零點(diǎn)還能移動到更高頻率的位置以此來減小對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,但是tradeoff就是要么功耗增大,要么W增大,從而可能帶來一些偏置電壓偏移和寄生電容的問題。
可以采取的另一種方法是引入一個電阻,目的是把這個零點(diǎn)去掉,或者變成左半平面的零點(diǎn),這樣對穩(wěn)定性還反而起到了提高的作用。
Figure 3
只要Rm大于1/Gm2就可以了,比較常見的做法是放于頻率略微高于第二個極點(diǎn)的位置,至于具體的參數(shù),這也需要在功耗和面積之間做一個小小的tradeoff。
最后補(bǔ)充一點(diǎn)的是,還有一種補(bǔ)償方法叫主極點(diǎn)補(bǔ)償,當(dāng)負(fù)載端的電容增大之后,第一個極點(diǎn)的頻率也相應(yīng)減小了,并且第二個極點(diǎn)的位置保持不變,目的是讓UGF處于兩個極點(diǎn)之間,這樣一來PM也就大大的增加了。
但是帶來的問題一個是UGF會變得很小,也就是可以正常工作的帶寬變窄了,另一個是增加的電容會帶來相當(dāng)大面積的增加,也會帶來很大的耦合噪聲,以及降低瞬態(tài)響應(yīng)。
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