MOS运放的频率补偿/电阻电容放大器进行分析

上述讨论表明，在MOS运放中进行相位补偿时，必须消除电路中零点的不良影响。为了更好地说明MOS运放的频率补偿，再对（3.1-2）式进行讨论。

如果MOS运放的高频极点P2频率和零点Z的频率大于单位增益带宽GB。这时运放的电压增益在高于低频极点P1的频率时，以-20分贝/10倍频程下降（见图3.1-1），单位增益带宽应为

等效电路中的C1是内部的分布电容，它与补偿电容和负载电容CL相比，是很小的，故P2可近似为

由（3.1-3）、（3.1-4）式及零点表示式（3.1-2），可得

由（3.1-5）、（3.1-6）式可知，右半平面的零点Z、高频极点P2与单位增益带宽GB之比决定于gm1/gm2的比值，要使MOS运放实现单极点响应，即0分贝以上只出现一个主极点P1，而高额极点P2》GB，零点Z》GB，那么gm1/gm2的比值应有如下关系式：

显然，gm1/gm2的比值越大，MOS运放的稳定性越好。而且补偿电客的取值与负载电容CL的大小有关，C1增大，也相应加大。

前面讨论可知，MOS运放的第二级放大器的跨导gm，要远大于第一级放大器的跨导gm，是相当困难的，除了MOS运放设计上考虑外，还有一点是MOS管的跨导只与工作电流的平方根成正比的缘故。

提高MOS运放的稳定性，除了设计gm1/gm2的比值大外，主要可采用消去零点（Z）提高电路的稳定性。消去零点有如下两种方法：

1、将补偿电容与放大器输出端相隔离

此方案中是将第二级输出端通过一个跟随器再与补偿电容相接，其电路结构如图3.1-4所示。高频时，由于源极跟随器的隔离作用，电容就不能将信号直接馈送到放大器输出端。从而减小了运算放大器输出信号的相位变化。该图的补偿示意图、等效电路分别如图3.1-5a和图3.1-5b所示。

由图3.1-5b得节点方程为

解上述方程，其传递函数为

由此可知，补偿电容经隔离放大器后，零点消除了，因，上式的低频极点P1和高频极点P2简化为

（3.1-11）式和（3.1-2）式相比，极点P1、P2没有什么变化，而零点却消除了，电路的稳定性得到了改善。

2、补偿电容与电阻串联后进行补偿

另一种消除右半平面零点的有效方法是电容与电阻串联后进行补偿，其等效电路如图3.1-6所示。

由图得如下节点方程

解上述方程，求得传递函数为

式中

如果，二个极点分离得较远，则由（3.1-12）式求得的极点和零点为

由（3.1-12）、（3.1-13）式可知，当时，零点消去，提高了电路的稳定性。如果R1稍大于1/gm，则零点从S平面的右半平面移到左半平面，也可提高电路的稳定性。

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