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CMOS模擬集成電路中的密勒補償基本知識詳解

冬至子 ? 來源:致力于更好的未來 ? 作者:Harris_Jiang ? 2023-11-04 16:15 ? 次閱讀

一.基本概念

1.密勒近似

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2.零點產生機制

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3.共源共柵極點

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4.主極點近似

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5.零值時間常數法

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6.單極OTA貢獻一個低頻極點

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圖片

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二.密勒補償

可認為單級OTA具有一個低頻極點,則多級OTA級聯時,隨著級數增加,低頻極點個數增加。兩級或者多級OTA應用在反饋系統中時,因為一個左半平面極點貢獻-90°相移,多個極點可以使得負反饋變為正反饋,因此需要考慮環路穩定性。即使在兩級OTA只有兩個低頻極點而不會有正反饋振蕩的情況下,如果相位裕度太小(兩極點距離太近),在瞬態單位階躍輸入情況下,輸出也會有振鈴,穩定需要較長時間。因此也是需要保持一個合適的相位裕度,比如大于60°。

圖片

兩級結構,可以通過降低一低頻極點頻率的方式增大相位裕度,但這使得開環-3dB帶寬降低,進而閉環帶寬也降低,降低了整個閉環的速度。也可以使用比較小的反饋系數,此時環路增益降低,但極點位置不變,因此相位裕度變大,此方式不可使用大的反饋系數限制了應用。

圖片

1.jpg

右半平面零點消除

圖片

右半平面零點使相移-90°,惡化了相位裕度。有三個方法降低或消除該右半平面零點對頻率響應的影響。

①調零電阻

1.jpg

②SF+密勒補償

輸出端接源隨器后再接密勒補償電容,SF阻斷了輸入到輸出的前饋通路。

圖片

1.jpg

③密勒補償+共柵級

1.jpg

④cascode密勒補償

1.jpg

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