Cómo disminuir el margen de fase de un amplificador operacional

El margen de fase es bueno a 79 grados … No puedo pensar en una buena razón para ‘degradar’ el margen de fase que no sea para ahorrar energía … pero a partir de ahora no tiene compensación en este esquema. Buena posibilidad de que el sesgo esté desactivado y resulte en una medición de CA falsa.

Supongo esto si para una clase? Si bien esto PUEDE funcionar en el simulador, esto no sería aceptable en un entorno de producción debido a varios problemas estructurales y de sesgo. Esto no pretende ser negativo, pero desarrollar buenas prácticas ayudará a largo plazo …

  • Sesgo de entrada de la etapa: la fuente actual tiene 2 * Vgs impresos en la fuente actual Vgs. Esto no coincidirá ni se controlará a través de PVT. Esto es extremadamente sensible. Use un espejo actual básico.
  • Sesgo maestro (dispositivos MOS conectados a 3 diodos entre los rieles del extremo izquierdo): no es ideal para polarizar desde VDD, pero eso podría ser manejable dependiendo de la aplicación. El problema aquí es la función de sensibilidad. Los 3 * Vgs entre VDD resultarán en una impedancia ‘dinámica’ muy baja en esta pila. El resultado es un cambio muy grande en la corriente de polarización con pequeños cambios en VDD. Use una resistencia y un solo diodo MOS para su espejo actual.
  • La etapa intermedia tiene niveles de sesgo atados entre los rieles (3Vgs). Muy VDD sensible, pobre PSRR. Deshágase de la etapa intermedia y use cargas activas de la primera etapa.
  • La carga de PMOS en la primera etapa solo es una ganancia atenuante, el modo común lo establece la etapa NMOS en el medio. Están dañando la PSRR, aumentando el ruido y reduciendo la ganancia. Todo mal. Use cargas activas aquí como se mencionó anteriormente.
  • La etapa de salida tiene 3 * Vgs en el controlador. La etapa de salida está ‘degenerada’. Es decir, la transconductancia de la etapa de salida es 1/3 de su potencial. Esta transconductancia mejora la estabilidad. Si tiene demasiado, puede reducir la corriente de salida y ahorrar energía.
  • No hay compensación En un diseño de dos etapas, la solución más convencional es la compensación de Miller. En este caso, sería una tapa del drenaje a la compuerta en el dispositivo NMOS de salida.

¿Cómo se mide el margen de fase? Este banco de pruebas no medirá el margen de fase. Si este amplificador operacional tiene una alta ganancia (no estoy seguro con esta conectividad), entonces la retroalimentación de CC debe estar presente para garantizar el punto de operación correcto. Lo más fácil (para empezar, lo más intuitivo) es usar un gran inductor en serie con la retroalimentación y una gran tapa de derivación para inyectar la fuente de señal de CA. Inspeccione el cambio de fase de entrada a salida a través del inductor y esto mostrará el margen de fase.

¿Por qué querrías reducir el margen de fase si tienes 79 grados? 60 grados se consideran buenos y 72 grados se consideran excelentes.
Una cosa que puede hacer es aumentar la frecuencia de su polo dominante y tener más ancho de banda.

Veo que la polarización no es correcta, debe tener una corriente de referencia que se refleje, no usar dispositivos conectados por diodos como referencia.
Sería mejor usar cascoding en la primera etapa.
Como sugerencia, aprenda a dibujar esquemas claros y a usar nombres de red en lugar de dibujar alambres que parecen un corral.

Su margen de fase ya es bueno. Aunque si desea un mayor margen de fase por cualquier razón, es posible que deba cambiarlo por el ancho de banda. (Aunque no encuentro una buena razón para tener un mejor margen de fase que 79 grados para un amplificador operacional)

Puede introducir una capacitancia de avance entre entrada y salida (compensación de Miller). Esto alejará a los dos, aunque perderá ancho de banda. Pero, de nuevo, nada es gratis.
También puede usar la técnica de cancelación de poste introduciendo cero en la primera posición de poste, pero esto se considera muy complicado y no es la mejor técnica.

¡Un margen de fase de 79 grados es genial! Como regla general, un margen de fase de 45 grados o más suele ser bueno para casi cualquier diseño de propósito general.
Y use un bloque de sesgo de alta oscilación para sesgar su esquema, no un FET conectado a la fuente.

No soy un experto analógico, sino que comencé mi diseño analógico desde los últimos meses. Encontré una compensación miller para mejorar el margen de fase. para opamp de 3 etapas, también puede optar por la técnica de compensación de Nested Miller. Hay un libro escrito por Huijsing. Puedes encontrar más allí … ¡Feliz tamaño! ya que me está matando 😛

Puede agregar tapas de compensación entre los desagües pmos y nmos en la rama con una pila de 4 y rectificar otros extremos de la tapa. Al cambiar los valores de esos límites, puede aumentar o disminuir el margen de fase. También puede agregar tapas de acoplamiento entre la primera y la segunda etapa