运放稳定性连载11: 电容性负载稳定性:RISO、高增益及 CF、噪声增益(2) Tin a SPICE 仿真证实了我们的 VOUT/VIN 及 VOA/VIN 一阶分析结果(如图 6.21 所示)。 图 6.21:Tin a SPICE - RISO 及 CL 的 VOUT/VIN 曲线图 我们通过进行瞬态分析完成最终的稳定性全面检测,其结果与图 6.22 中的测算值一致。通过 VOA 曲线、反馈点,若输出为正则瞬态分析将测算出环路增益相位裕度约为 60 度,若为负值则测算大于 45 度(参见本系列第 4 部分)。SPICE 模型与实际的 IC 特性一致,我们可以看到负输出级与正输出级略有不同。然而,整体稳定性是可靠的。 图 6.22:Tina SPICE - RISO 及 CL 的 VOUT/VIN 瞬态分析 高增益及CF 补偿 用于稳定可驱动容性负载的运算放大器的第二种方法是,采用高增益与反馈电容器CF。该拓扑如图6.23所示。为了更好地理解该方法的工作原理,我们将绘制带有第二个极点(由 RO 及CL 形成)的“Aol修正”曲线图。在 1/β图中,我们将在相对应的频率位置增加一个极点,该频率位置将导致 1/β 曲线与闭合速率为 20dB/decade 的Aol 修正曲线相交。 图 6.23:高增益及 CF 补偿 用一阶分析在Aol 修正曲线中绘制第二个极点fp01(如图6.24 所示)。我们通过添加 CF 在1/β图中增加了一个极点。请注意如何选择 fp1 才能确保 1/β曲线与 Aol 修正曲线在闭合速率为 20dB/decade时相交。使用电容器 CF 作为运算放大器的反馈元件,1/β的最小值经检查为 1 (0dB),原因是 CF 对高频短路且 VOUT 直接反馈到运算放大器的负输入端。通过一阶分析,我们可以测算出稳定电路,而因为直接反馈至 CL 故 VOUT/VIN 传递函数无误差。因为 CF 与 RF 的相互作用,我们测算的 VOUT/VIN AC传递函数只有一个位于 fp1 (8.84kHz) 处的下降单极点。该曲线将继续以 -20dB/decade 的闭合速度下降直至环路增益为零的 fcl 处,随后 VOUT/VIN 将随 Aol 修正曲线继续下降。 图 6.24:一阶分析 - 高增益及 CF 图6.25 为用于高增益及 CF 环路测试的 Tina SPICE 电路。 同样,断开运算放大器负输入端的环路有助于精确绘制Aol 修正曲线。 图 6.25:Tina SPICE - 高增益及 CF 环路 1/β及Aol 修正曲线如图6.26 所示,两个曲线与一阶测算的第二个Aol 极点fp(大致位于5.45kHz)及1/β极点fp1(大致位于8.84kHz)直接相...