电容性负载稳定性：噪声增益及 CF
发布时间:2008/6/3 0:00:00 访问次数:759
本系列的第六部分是新《电气工程》杂志(electrical engineering)中“保持容性负载稳定的六种方法”栏目的开篇。这6种方法分别是riso、高增益及cf、噪声增益、噪声增益及cf、输出引脚补偿以及具有双通道反馈的riso。第6部分介绍了riso、高增益及cf和噪声增益前三种方法。第7部分重新研究了用于双极性射极跟随器与cmospro运算放大器的小信号ac输出阻抗zo。现在，我们将在第8部分即本部分通过对噪声增益及cf的研究侧重探讨如何实现电容性负载的稳定性。
我们将采用稳定性分析工具套件（其中包括zo分析、aol修正曲线创建、一阶分析与合成、tinaspice环路稳定性仿真、tina spice瞬态仿真以及tina spice vout/vin传递函数分析等）中大家都非常熟悉的工具来进行研究。在过去长达24年中，我们在真实环境下以及实际电路中进行了大量的测试，充分验证采用噪声增益及cf方法能够取得预期的效果。不过，由于资源限制，本文专门介绍的每条电路并未进行实际构建，仅用于读者练习或在个人应用（如：分析、合成、仿真、构建与测试）中使用。
噪声增益与及cf补偿分为两种不同的情况：反相噪声增益及cf和非反相噪声增益及cf。顾名思义，两者的区别在于运算放大器电路配置是反相配置还是非反相配置。
用于噪声增益及cf电容性负载稳定性分析的运算放大器
我们进行噪声增益及cf电容性负载分析时所选择的运算放大器是cmosrrio运算放大器，其规格如图8.1所示。opa348是具有轨至轨输入（超出每个电源0.2v以上）和轨至轨输出（当iout=27ua时，vsat=25mv）的低静态电流(65ua)运算放大器，专为单电源供电的系统而精心优化的。opa348在最高饱和电压等于1v时还可提供5ma的输出电流。由于它是cmosrro运算放大器，因此我们需要了解其开环输出阻抗，以便为环路稳定性合成创建aol修正曲线。
反相噪声增益及cf
噪声增益及cf补偿常用于涉及到低压电源的应用中，即要求在?电源电压时产生参考电压（如图8.2所示）。为了良好响应此类参考电压输出端的ac负载瞬态，电容器通常直接布置在运算放大器的输出端。这种“斗式充电装置”可以为高频瞬态负载提供及时保护，同时运算放大器能够准确地对电容器进行再充电并使整体dc电压保持在可编程的电平上。反相噪声增益及cf分析将采用图中所示的电路，其中运算放大器由两端分别接-5v和地来供电。输入信号是带-1/2增益的+5v电压，可产生-2.5v的参考输出电压。我们将设计承载-5ma负载电流的500欧姆负载。
为了预测电容性负载会对aol曲线产生哪些影响，我们首先要查明假定通过dc负载的电流为-5ma时zo的情况。我们将采用“第7部分（共15部分）：ro何时转变为zo？”中介绍的用于研究cmosrrozo的方法与模型。在图8.3中，l1为1太拉亨利(tera-henry)电感，ri用于设定u1输出锻的负载电流。直流情况下，l1短路，而对于所有相关的交流频率，l1开路。通过利用一个1apkac电流发生器（其经过频率扫描）驱动u1输出，voa可以直接转变为zo。
图8.4显示了采用tinaspice分析工具分析的ac结果。我们可以看出，对于既定的dc负载（-5ma）来说，zo包含一个42.43欧姆的ro分量，在fz=1.76khz时为相位为0。
如图8.5所示，我们建立了cmosrro模型。利用ro与fz的测量值，我们可以快速计算出co并建立dc负载电流为-5ma时的opa348zo模型。
然后采用叠加法创建在电容性负载cl的影响下所形成的aol修正曲线。我们开始只考虑由于cl影响所产生的aol修正曲线（忽略rl的影响），如图8.6所示。利用zo模型，我们可以计算由于zo和cl的影响而在aol修正曲线中形成的极点fp2。
反相噪声增益及cf
噪声增益及cf补偿常用于涉及到低压电源的应用中，即要求在?电源电压时产生参考电压（如图8.2所示）。为了良好响应此类参考电压输出端的ac负载瞬态，电容器通常直接布置在运算放大器的输出端。这种“斗式充电装置”可以为高频瞬态负载提供及时保护，同时运算放大器能够准确地对电容器进行再充电并使整体dc电压保持在可编程的电平上。反相噪声增益及cf分析将采用图中所示的电路，其中运算放大器由两端分别接-5v和地来供电。输入信号是带-1/2增益的+5v电压，可产生-2.5v的参考输出电压。我们将设计承载-5ma负载电流的500欧姆负载。
为了预测电容性负载会对aol曲线产生哪些影响，我们首先要查明假定通过dc负载的电流为-5ma时zo的情况。我们将采用“第7部分（共15部分）：ro何时转变为zo？”中介绍的用于研究cmosrrozo的方法与模型。在图8.3中，l1为1太拉亨利(tera-henry)电感，ri用于设定u1输出锻的负载电流。直流情况下，l1短路，而对于所有相关的交流频率，l1开路。通过利用一个1apkac电流发生器（其经过频率扫描）驱动u1输出，voa可以直接转变为zo。
图8.4显示了采用tinaspice分析工具分析的ac结果。我们可以看出，对于既定的dc负载（-5ma）来说，zo包含一个42.43欧姆的ro分量，在fz=1.76khz时为相位为0。
如图8.5所示，我们建立了cmosrro模型。利用ro与fz的测量值，我们可以快速计算出co并建立dc负载电流为-5ma时的opa348zo模型。
然后采用叠加法创建在电容性负载cl的影响下所形成的aol修正曲线。我们开始只考虑由于cl影响所产生的aol修正曲线（忽略rl的影响），如图8.6所示。利用zo模型，我们可以计算由于zo和cl的影响而在aol修正曲线中形成的极点fp2。
公网安备44030402000607
