超級源隨SSF穩(wěn)定性補(bǔ)償分析(一)

先來名詞解釋，SSF：Super Source Follower，也就是大家常說的超級源隨。

SSF穩(wěn)定性補(bǔ)償這個話題分兩篇文章介紹。 第一篇文章分析常見SSF結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和頻率特性，結(jié)論肯定是不好。 第二篇文章介紹一種SSF穩(wěn)定性補(bǔ)償方案。

SSF應(yīng)用場景：

上圖為普通源隨，其DC輸出阻抗為1/gm1，通常是是一個相對的低阻點(diǎn)。

在諸如部分LDO應(yīng)用中（見下圖），我們需要一個理想Buffer來隔離輸出傳輸管Gate端的大寄生電容，我們期望Buffer輸出阻抗足夠低，從而使得N2處的極點(diǎn)處于高頻處（帶寬之外），以改善系統(tǒng)穩(wěn)定性。

普通源隨的輸出阻抗1/gm1的值與偏置電流相關(guān)，為了得到比較低的阻抗，需要較大的偏置電流和較大的MOS尺寸。 另一方面，較大的MOS尺寸又會帶來較大的寄生電容，進(jìn)而影響帶寬。

SSF可以在不顯著增大偏置電流的情況下，通過引入一個local feedback環(huán)路，大大降低源隨的輸出阻抗。

SSF常見結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析：

SSF常見結(jié)構(gòu)見下圖，這里需要說明的是，R1可以是一個電阻，也可以是一個電流源的等效內(nèi)阻。

說明：在小信號分析過程中，忽略MOS的溝道電阻（足夠大）

1：等效Gm(s)的推導(dǎo)

推導(dǎo)過程省略，直接寫結(jié)果：

Gm（s）=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）

2：等效輸出阻抗Zout(s)的推導(dǎo)

推導(dǎo)過程省略，直接寫結(jié)果，寫成導(dǎo)納的形式：

痛風(fēng)=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）+s*C2

3：閉環(huán)增益的推導(dǎo)：

聯(lián)合上面Gm(s)和gout(s)的表達(dá)式，可以得到閉環(huán)增益的表達(dá)式

4：閉環(huán)穩(wěn)定性分析：

很顯然，上述推導(dǎo)出來的結(jié)論并不能保證p1<

令閉環(huán)增益分母as^2+bs+c=0 ， 可以得到兩個解（也就是2個極點(diǎn)），初中數(shù)學(xué)我們知道，當(dāng)b^2-4ac>0時，兩個根為實(shí)根，系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng)，根據(jù)此條件得到以下結(jié)論：C1>4C2*gm2/gm1

為了維持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，C1的取值居然比C2要大很多，此時，閉環(huán)系統(tǒng)近似為一個單極點(diǎn)系統(tǒng)，其閉環(huán)帶寬為gm1/C2，和常規(guī)Source Follower一樣，所以這個補(bǔ)償方案很不合理。 我們需要尋求更加合理的穩(wěn)定性補(bǔ)償方案，這就是接下來下篇文章的工作。