談?wù)劽桌昭a(bǔ)償兩級(jí)放大器的由來(lái)

本來(lái)想寫一點(diǎn)針對(duì)設(shè)計(jì)采用米勒補(bǔ)償兩級(jí)放大器的總結(jié)，比如在最小化功耗的條件下，在最大化增益的條件下，甚至是最小化面積的條件下，遇到的問題和各種tradeoff，但是發(fā)現(xiàn)整理起來(lái)內(nèi)容比較多又有點(diǎn)無(wú)從下手，所以先從它的由來(lái)開始吧。

我們知道，采用米勒補(bǔ)償后的兩級(jí)放大器相較于普通的兩級(jí)放大器可以明顯改善它的UGF和PM，從而使放大器可以工作在更寬的頻率范圍，同時(shí)穩(wěn)定性也更好。

簡(jiǎn)單來(lái)說，可以通過對(duì)比它倆的傳輸函數(shù)Figure 1和Figure 2看出來(lái)，采用米勒補(bǔ)償之后系統(tǒng)的兩個(gè)極點(diǎn)一個(gè)向低頻移動(dòng)，另一個(gè)向高頻移動(dòng)，讓高頻極點(diǎn)移動(dòng)到UGF之后。

Figure 1

Figure 2

（Figure 2的傳輸函數(shù)是在Gm2*Ro2>>1, CL>>C1和Cm，Rm<

但是可以看到，同時(shí)也引入了一個(gè)右半平面的零點(diǎn)，它的作用類似于一個(gè)左半平面的極點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是不利的。

所以，可以采取的方法之一可以是增加Gm2，這樣一來(lái)不僅UGF增加了，所需的補(bǔ)償電容Cm也減小了，從而引入的零點(diǎn)還能移動(dòng)到更高頻率的位置以此來(lái)減小對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，但是tradeoff就是要么功耗增大，要么W增大，從而可能帶來(lái)一些偏置電壓偏移和寄生電容的問題。

可以采取的另一種方法是引入一個(gè)電阻，目的是把這個(gè)零點(diǎn)去掉，或者變成左半平面的零點(diǎn)，這樣對(duì)穩(wěn)定性還反而起到了提高的作用。

Figure 3

只要Rm大于1/Gm2就可以了，比較常見的做法是放于頻率略微高于第二個(gè)極點(diǎn)的位置，至于具體的參數(shù)，這也需要在功耗和面積之間做一個(gè)小小的tradeoff。

最后補(bǔ)充一點(diǎn)的是，還有一種補(bǔ)償方法叫主極點(diǎn)補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)載端的電容增大之后，第一個(gè)極點(diǎn)的頻率也相應(yīng)減小了，并且第二個(gè)極點(diǎn)的位置保持不變，目的是讓UGF處于兩個(gè)極點(diǎn)之間，這樣一來(lái)PM也就大大的增加了。

但是帶來(lái)的問題一個(gè)是UGF會(huì)變得很小，也就是可以正常工作的帶寬變窄了，另一個(gè)是增加的電容會(huì)帶來(lái)相當(dāng)大面積的增加，也會(huì)帶來(lái)很大的耦合噪聲，以及降低瞬態(tài)響應(yīng)。