频率与补偿(下)

2023-11-20

        该章节为频率与补偿(下)
        本文选自Research on “Damping Factor Control Frequency Compensation”和Research on “Multistage Amplifier Frequency Compensation”这两篇文章,在原文的基础上,配合自己的推导方法和感悟作讲解。尽可能详细的说明这几大类补偿方法精要之处。
        频率补偿方式很多种,其实抽象出来看不过是电容,电阻,跨导以某种组合加到电路中,实现调整电路极零点从而影响系统频率特性的目的。更抽象一些,频率补偿不过是对电路信号流进行干预。充分了解这些补偿单元的信号流特性是有必要的。我们在分析时通常要计算传输函数,然后利用稳定性规则进行极零点及稳定性分析。为避免复杂的计算和推导,我们需要从整体把握电路,抓住主要因素,忽略次要因素,理解电路的本质,对电路形成直观认识。直观的分析方法避免了繁琐的计算,可以很快地得到零极点表达式。本文先简单介绍几种补偿单元,然后分析DFCFC 的设计思路,最后提出改进措施。
        从系统的高度看,电路分为两块,跨导级和补偿单元。跨导级犹如一个黑盒子,用于驱动信号流,在内部极点远远高于我们分析范围的假设上,充当着由输入端电压驱动信号流注入到输出的角色。而补偿单元则负责对信号流进行处理或分流,然后驱动到地或输出。可以更抽象地理解为,一切都是信号流的行为。从这一点上看,我们有必要对负责信号流处理的底层补偿单元的频率特性进行仔细分析。先分析对极点直观地理解。波特图上,增益曲线每经过极点会弯折,从能量的角度看,电容能量耗散随着频率升高而加剧。从电压角度看,电容阻抗随频率升高而降低导致每一级输出阻抗降低。从电流角度看,频率升高,使电容吸取信号流的能力增强,而电阻呈现出相对高阻抗。因此极点即为电容电阻分流的转折点。在低频点,因电容呈现高阻抗,故可近似看作开路。在高频点,因电容呈现低阻抗,故可近似看作短路,而此时电阻可看作开路。
        此次研究频率补偿,一方面作为Linear Voltage Regulator的延伸,另一方面也是为今后研究更复杂的回路频率补偿鉴定坚实的基础。反馈回路一方面涉及到反馈理论,另一方面涉及到频率特性,如稳定性和暂态特性。回路在电路系统中无处不在,小到放大器,大到锁相环。从内部模块的局部回路,到系统级的大回路,环环相扣,因此对于反馈回路频率特性的分析及其重要。从大信号到小信号;从静态到动态,从稳定到震荡(VCO),不同角度进行分析。另外基于反馈回路的噪声抑制问题也很重要。这些在今后的学习中都要仔细分析,加以深化。
        用传递函数求零点时,把分子项假设为0,因此对于零点而言,Vin不管是多少,Vout一定为0,意味着负载不流任何电流,得出Vout这个结点的KCL方程,s解出来即为零点
        用传递函数求极点时,同样道理,即使Vin为0,Vout一样有信号。把Vin 接地,Vout留着,解Vout node的KCL,解出来的s即为极点
        有以下几类补偿:

        SMC (single Miller capacitor compensation)
        SMC Using MZC (Multistage Zero Cancellation)
        NMC (Nest Miller Compensation)
        MNMC&NMCF
        Three-Stage SMC (Another name :UMC Unique Miller Compensation)
        DFCFC1 (Damping Factor Control Frequency Compensation)
        NMC & FTS & CB (Feed-forward Stage & Current Buffer)在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述在这里插入图片描述

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