CMOS运算放大器的等效电路的节点方程

信息来源: 时间:2020-12-31

CMOS运算放大器的等效电路的节点方程

等效电路的节点方程

CMOS运算放大器的电路结构与设计方法基本上类似于双极型运放。但是在MOS运算放大器中对于频率补偿的考虑与双极型运放有所不同,对于图3.0-3所示的二级放大器,当用电容image.png进行频率补偿时,可用图3.0-4的等效电路写出电路的节点方程:

CMOS等效电路的节点方程

解上述方程,得传递函数为

CMOS等效电路的节点方程

式中

CMOS等效电路的节点方程

由(3.1-1)式可知,该方程有两个极点(分母方程的根),由于补偿电容image.png的作用,使两个极点分离得比较远,即一个极点在低频端,另一个极点频率较高,根据这一假定,可求得(3.1-1)式的极点和零点分别为

CMOS等效电路的节点方程

式中的P1为低频极点,即为运放的主极点,P2为高频极点。由(3.1-2)式可以看出,由于补偿电容image.png的作用,使P1《 P2假如P2>GB(单位增益带宽),而Z>P2,那么幅频特性和相频特性如图3.1-1所示。

CMOS等效电路的节点方程

显然,运放闭环至0分贝时也是稳定的。如果不加补偿电容image.png,使P1P2很接近,从而使运放不稳定甚至产生振荡。补偿电容image.png使运放的极点频率分开,所以补偿电容image.png叫做极点分割电容。

我们看到,加了补偿电容image.png后,使极点频率拉开,但也产生了零点,而且这个零点在S平面的右半平面上,因而零点所产生的相移是滞后的,它与极点P1P2所产生的滞后相移叠加,产生较大的附加相移。如果零点Z的频率远大于单位增益带宽GB,那么零点Z对运放相移的贡献可以忽略,不影响其稳定性;反之,零点Z的频率低于单位增益带宽GB,那么,零点Z将使运放不稳定,其幅频与相频特性如图3.1-2所示。

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