圖1和圖2是兩個相似的電路,如何分析它們的穩(wěn)定性?負(fù)反饋的強(qiáng)弱對loop性能有何影響?
我分析了圖2的電路,發(fā)現(xiàn)loop gain很低只有3.5dB,手算的結(jié)果也接近這個值。(調(diào)大RT可以增加增益,但需要考慮可接受的RT范圍,(后來發(fā)現(xiàn)是改變RT時影響到了vod的原因)后面再詳細(xì)分析是否可以或是否有必要做成強(qiáng)反饋(經(jīng)過分析,計(jì)算,發(fā)現(xiàn)在vod合理的范圍內(nèi)很難做成強(qiáng)反饋))
第一個問題: 這么低的增益,vbg精度能有保證嗎?
vbg的精確與否取決于M5和M8的源極電壓是否精確相等,不考慮溝道長度調(diào)制(實(shí)際電路可加cascode)即使反饋弱到接近0dB,M5和M8的源極電壓也是精確相等的,因?yàn)閮蓪?a href="http://srfitnesspt.com/tags/電流/" target="_blank">電流鏡精確match,M5和M8的source電壓就精確相等,不取決于反饋(實(shí)際電路的精度巨取決于溝道長度調(diào)制效應(yīng))。
第二個問題:這么弱的反饋,會帶來什么問題? 比如噪聲和抗干擾能力:由于loop gain很小,環(huán)路中的所有器件的1/f噪聲和熱噪聲都會對vbg有等比例貢獻(xiàn)。 如果vbg被干擾,即使幅度很小,環(huán)路的糾正能力也很弱。
第三個問題: 弱反饋環(huán)有穩(wěn)定性風(fēng)險嗎?
仿真器似乎也在開你玩笑(下圖),它把初始相位認(rèn)成0,初始增益是-3.5dB,不過不妨礙分析。
顯然在-7dB處是真正的gbw,此時相位裕度90,這里有個問題,在-3.5dB的drop下就產(chǎn)生了90度相位差,這里有兩個相鄰的極點(diǎn)。
最后的推導(dǎo)過程顯示,在正確合理的設(shè)計(jì)范圍內(nèi),增益很難提高。順便說一下,圖2的低頻是絕對穩(wěn)定的(負(fù)反饋)。
我詳細(xì)推導(dǎo)了圖2的低頻loop gain,發(fā)現(xiàn)這個增益只跟n有關(guān)(假設(shè)vod沒有調(diào)節(jié)空間),n是三極管的比例;
按照n=8推導(dǎo)出來,gain就在-3dB附近,沒辦法很大。
圖1的詳細(xì)推導(dǎo)如下==》
穩(wěn)定性條件變成了: k》1
順便說一下圖1的最大環(huán)路增益是-6dB,也是弱反饋。
下面這個電路不是弱環(huán),但與圖1有些相似,稱為Vth/R電路。
小信號模型如下:
推導(dǎo)結(jié)果:vo=(In,1+In,2+In,4)/(gm4+1/Rs)
即
審核編輯:黃飛
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