CMOS模擬集成電路中的密勒補(bǔ)償基本知識(shí)詳解

一.基本概念

1.密勒近似

2.零點(diǎn)產(chǎn)生機(jī)制

3.共源共柵極點(diǎn)

4.主極點(diǎn)近似

5.零值時(shí)間常數(shù)法

6.單極OTA貢獻(xiàn)一個(gè)低頻極點(diǎn)

二.密勒補(bǔ)償

可認(rèn)為單級(jí)OTA具有一個(gè)低頻極點(diǎn)，則多級(jí)OTA級(jí)聯(lián)時(shí)，隨著級(jí)數(shù)增加，低頻極點(diǎn)個(gè)數(shù)增加。兩級(jí)或者多級(jí)OTA應(yīng)用在反饋系統(tǒng)中時(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)左半平面極點(diǎn)貢獻(xiàn)-90°相移，多個(gè)極點(diǎn)可以使得負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?，因此需要考慮環(huán)路穩(wěn)定性。即使在兩級(jí)OTA只有兩個(gè)低頻極點(diǎn)而不會(huì)有正反饋振蕩的情況下，如果相位裕度太小(兩極點(diǎn)距離太近)，在瞬態(tài)單位階躍輸入情況下，輸出也會(huì)有振鈴，穩(wěn)定需要較長(zhǎng)時(shí)間。因此也是需要保持一個(gè)合適的相位裕度，比如大于60°。

兩級(jí)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)降低一低頻極點(diǎn)頻率的方式增大相位裕度，但這使得開(kāi)環(huán)-3dB帶寬降低，進(jìn)而閉環(huán)帶寬也降低，降低了整個(gè)閉環(huán)的速度。也可以使用比較小的反饋系數(shù)，此時(shí)環(huán)路增益降低，但極點(diǎn)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(shù)限制了應(yīng)用。

右半平面零點(diǎn)消除

右半平面零點(diǎn)使相移-90°，惡化了相位裕度。有三個(gè)方法降低或消除該右半平面零點(diǎn)對(duì)頻率響應(yīng)的影響。

①調(diào)零電阻

②SF+密勒補(bǔ)償

輸出端接源隨器后再接密勒補(bǔ)償電容，SF阻斷了輸入到輸出的前饋通路。

③密勒補(bǔ)償+共柵級(jí)

④cascode密勒補(bǔ)償