運(yùn)放穩(wěn)定性，你真的懂了嗎？

一個(gè)運(yùn)放，使用電阻接成負(fù)反饋的形式，閉環(huán)放大倍數(shù)為-1。進(jìn)行環(huán)路stb仿真，有些corner下相位曲線(xiàn)從0開(kāi)始，但其他corner正常。這種是什么原因？該怎么解決？

注0：本文來(lái)源于某天微信群的討論。感謝提問(wèn)者和解答****的大神們。

注1：本文涉及到的運(yùn)放經(jīng)確認(rèn)是一個(gè)折疊式輸入，class AB輸出，使用電阻配置為閉環(huán)增益負(fù)一的運(yùn)放。

注2：stb仿真指的是stability，主要仿的是電路的環(huán)路穩(wěn)定性。

注3：由于某些“你懂的”原因，圖片只能拍照，無(wú)法截取高清圖。特補(bǔ)上另一個(gè)圖片，這個(gè)圖片來(lái)自于文末Designer guide網(wǎng)站。

電路上來(lái)說(shuō)，確實(shí)是負(fù)反饋。如果相位從零開(kāi)始，那么低頻時(shí)，豈不是正反饋？對(duì)于仿真器，如何計(jì)算的，大家是怎么理解的呢？

大神1給出了一個(gè)解答，原文如下：

這個(gè)問(wèn)題來(lái)源應(yīng)該是內(nèi)部補(bǔ)償?shù)膍inor loop還在導(dǎo)致的，如果沒(méi)有minor loop，stb仿真就不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題。。。。stb用的Middlebrook那個(gè)double injection方法會(huì)常常出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，大家好像都忽略這個(gè)問(wèn)題，沒(méi)看見(jiàn)誰(shuí)去深究過(guò)這個(gè)主要是Middlebrrok的文章太難懂了...

這時(shí)，大神2補(bǔ)充道：

第一，spectre的STB仿真時(shí)基于“Middlebrook方法”，仿真時(shí)將輸入與輸出斷開(kāi)，引入交流源，得到Tv=Vy/Vx 。第二，在反饋環(huán)路引入電流源ix、iy，Ti=iy/ix

仿真時(shí)假定Tv=T=LG。對(duì)于CMOS工藝，低頻gate阻抗無(wú)窮大，ix≈0，Ti∞，所以T≈Tv。高頻時(shí)，由于有漏電流，Ti不斷減小，T≠Tv。所以在低頻是得到的LG是一致的，高頻時(shí)會(huì)有一定區(qū)別在Ti大、Tv比較小情況下，由于spice是單獨(dú)計(jì)算Ti和Tv。若Tv非常小，spice計(jì)算出來(lái)的TV與實(shí)際值會(huì)有δTv的差值，經(jīng)過(guò)很大的Ti放大后，最終得到的環(huán)路增益會(huì)有很大的誤差值。

大神1此時(shí)又做了更為詳盡的補(bǔ)充：

反正我估計(jì)這篇論文，包括我在內(nèi)的大多數(shù)人看了也只能是知其然，但不知道其所以然。還是解釋不了為何某些corner會(huì)從0度開(kāi)始，反正從我直覺(jué)上猜測(cè)是因?yàn)槔锩孢€有個(gè)小環(huán)路導(dǎo)致的。。。對(duì)于multi-loop的loop gain我也一直有些confuse，因?yàn)楹苊黠@stb在不同地方加probe仿出來(lái)的phase margin是不一樣的，因?yàn)閿嗟奈恢貌灰粯哟_實(shí)也是不同的loop，如果按照middlebrook這個(gè)理論怎么更好的去解釋呢？

所有3-stage及以上的opamp論文都不看loop gain，穩(wěn)定性就只看close-loop gain的極點(diǎn)是不是在左半平面，可以判斷是否穩(wěn)定，但是close-loop gain是告訴不了你margin還有多少的，因此文章通常都是看階躍響應(yīng)的ripple來(lái)估算。從mason定理來(lái)講，不管你in/out是哪個(gè)點(diǎn)，close-loop gain的分母永遠(yuǎn)是一樣的，也就是說(shuō)閉環(huán)極點(diǎn)是唯一的，所以穩(wěn)定性也是確定的。所以感覺(jué)上stb仿真不管在哪里加probe，即使仿出來(lái)的phase margin有的大有的小也沒(méi)關(guān)系，反正都會(huì)是穩(wěn)定的。隨便舉個(gè)例子，可能在某個(gè)地方斷環(huán)穩(wěn)定性的PM隨pvt corner變化5070度之間，在另一個(gè)地方斷環(huán)PM在3540度之間，其實(shí)都是正確的，不要因?yàn)閜hasemargin不夠大而非要強(qiáng)行把后一個(gè)值也要做到60度，可能他值不大但是variation也比較小。

尤其是在做哪種leapfrog的filter的時(shí)候，可能某些結(jié)構(gòu)在某些地方斷環(huán)的話(huà)，即使理想opamp也可能phasemagrin只有40度而已，這不代表opamp有問(wèn)題，而是因?yàn)檫@些極點(diǎn)可能是filter的intrinsic pole @瓜在stb斷環(huán)時(shí)通常大家習(xí)慣在高阻地方斷環(huán)，也是為了Ti≈0，更簡(jiǎn)單。但照理講Ti即使不等于0也是可以的?；蛘卟徽f(shuō)是斷環(huán)吧，就是指stb probe放的位置。