超级源随SSF稳定性补偿分析(一)

描述

先来名词解释,SSF:Super Source Follower,也就是大家常说的超级源随。

SSF稳定性补偿这个话题分两篇文章介绍。 第一篇文章分析常见SSF结构的稳定性和频率特性,结论肯定是不好。 第二篇文章介绍一种SSF稳定性补偿方案。

SSF应用场景:

偏置电流

上图为普通源随,其DC输出阻抗为1/gm1,通常是是一个相对的低阻点。

在诸如部分LDO应用中(见下图),我们需要一个理想Buffer来隔离输出传输管Gate端的大寄生电容,我们期望Buffer输出阻抗足够低,从而使得N2处的极点处于高频处(带宽之外),以改善系统稳定性。

偏置电流

普通源随的输出阻抗1/gm1的值与偏置电流相关,为了得到比较低的阻抗,需要较大的偏置电流和较大的MOS尺寸。 另一方面,较大的MOS尺寸又会带来较大的寄生电容,进而影响带宽。

SSF可以在不显著增大偏置电流的情况下,通过引入一个local feedback环路,大大降低源随的输出阻抗。

SSF常见结构的稳定性分析:

SSF常见结构见下图,这里需要说明的是,R1可以是一个电阻,也可以是一个电流源的等效内阻。

说明:在小信号分析过程中,忽略MOS的沟道电阻(足够大)

偏置电流

1:等效Gm(s)的推导

偏置电流

推导过程省略,直接写结果:

Gm(s)=gm1+gm1GM2R1/(1+秒)R1C1)

2:等效输出阻抗Zout(s)的推导

偏置电流

推导过程省略,直接写结果,写成导纳的形式:

痛风=gm1+gm1GM2R1/(1+秒)R1C1)+s*C2

3:闭环增益的推导:

联合上面Gm(s)和gout(s)的表达式,可以得到闭环增益的表达式

偏置电流

4:闭环稳定性分析:

偏置电流

很显然,上述推导出来的结论并不能保证p1<

令闭环增益分母as^2+bs+c=0 可以得到两个解(也就是2个极点),初中数学我们知道,当b^2-4ac>0时,两个根为实根,系统为过阻尼系统,根据此条件得到以下结论:C1>4C2*gm2/gm1

为了维持系统的稳定性,C1的取值居然比C2要大很多,此时,闭环系统近似为一个单极点系统,其闭环带宽为gm1/C2,和常规Source Follower一样,所以这个补偿方案很不合理。 我们需要寻求更加合理的稳定性补偿方案,这就是接下来下篇文章的工作。

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jf_32520285 08-30
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重极点位置与零点位置接近吧,为什么还需要补偿呢 收起回复
jf_87862142 06-29
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是开环增益吧 1条回复 收起回复
CDongJ 0
这个ss结构本身就是一个反馈系统

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