北京大学：《集成电路原理与设计 Principle of Integrated Circuits》课程电子教案（模拟集成电路原理与设计）第十章 稳定性与频率补偿

上一讲 口9.概述 ◆掌握各性能指标的定义 口92一级运放 心基本运放、套筒式和折叠式 cascode ◇理解原理,会分析,会设计 口93两级运放 ☆简单两级运放、 Cascode的两级运放、多级运放 ◆理解原理,会分析,会设计 口9.4增益的提高 ◆增益提高的套筒式和折叠式 cascode运放 ◇理解原理,会分析 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 1 上一讲 9.1 概述 掌握各性能指标的定义 9.2 一级运放 基本运放、套筒式和折叠式cascode 理解原理，会分析，会设计 9.3 两级运放 简单两级运放、 Cascode的两级运放、多级运放 理解原理，会分析，会设计 9.4 增益的提高 增益提高的套筒式和折叠式cascode运放 理解原理，会分析

上一讲 口9.5性能比较 ☆套筒式 cascode、折叠式 cascode、两级的 增益提高的 了解 口9.6共模反馈 ☆电阻法、源跟随器电阻法、电容法、深线 性区MOS管法 ☆理解原理,会分析 口9.7输入范围限制 宽摆幅运放 ☆理解原理,会分析 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 2 上一讲 9.5 性能比较 套筒式cascode、折叠式cascode、两级的、 增益提高的 了解 9.6 共模反馈 电阻法、源跟随器 —电阻法、电容法、深线 性区MOS管法 理解原理，会分析 9.7 输入范围限制 宽摆幅运放 理解原理，会分析

上一讲 口9.8转换速率 线性运放和实际运放的大阶跃响应 ☆基本运放、套筒式和折叠式 cascode运放的压摆率限 制问题、压摆率限制对建立时间的影响 ☆理解原理,会分析 口99电源抑制 心PSRR的定义和推导方法 ◇理解原理,会分析 口9.10运放的噪声 令套筒式和折叠式 cascode运放的噪声 ☆两级运放的噪声 ◆理解原理,会分析 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 3 上一讲 9.8 转换速率 线性运放和实际运放的大阶跃响应 基本运放、套筒式和折叠式cascode运放的压摆率限 制问题、压摆率限制对建立时间的影响 理解原理，会分析 9.9 电源抑制 PSRR的定义和推导方法 理解原理，会分析 9.10 运放的噪声 套筒式和折叠式cascode运放的噪声 两级运放的噪声 理解原理，会分析

模拟集成电路原理与设计 第10章稳定性和频率补偿 陈中建 chenziapku. edu.cn 62759051,理科2号楼2619 微电子学系

4 模拟集成电路原理与设计 第10章 稳定性和频率补偿 陈中建 chenzj@pku.edu.cn 62759051，理科 2号楼2619 微电子学系

授课内容 绪论,2学时 重要性、一般概念 器件物理基础,2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 单级放大器,5学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示,2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 差动放大器,3学时 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 无源有源电流镜,2学时 基本/共源共栅/有源电流镜 放大器的频率特性,4学时 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 噪声,4学时 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 期中考试2学时,评卷1学时。习题课若干学时 反馈,6学时 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 运算放大器,6学时 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 稳定性和频率补偿,6学时 多极点系统、相位裕度、频率补偿 版图,3学时 叉指、对称、ESD等 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 5 授课内容 绪论， 2学时 重要性、一般概念 单级放大器， 5学时 无源/有源电流镜， 2学时 差动放大器， 3学时 放大器的频率特性， 4学时 噪声， 4学时 运算放大器， 6学时 反馈， 6学时 稳定性和频率补偿， 6学时 版图 ， 3学时 共源、共漏、共栅、共源共栅 定性分析、定量分析、共模响应、吉尔伯特单元 弥勒效应、极点与节点关系、单级放大器频 率特性分析 统计特性、类型、电路表示、单级放大器 噪声分析、噪声带宽 特性、四种反馈结构、负载影响、对噪声的影响 性能参数、一级运放、两级运放、各指标分析 叉指、对称、ESD 等 多极点系统、相位裕度、频率补偿 器件物理基础， 2学时 MOSFET结构、IV特性、二级效应、器件模型 基本/共源共栅/有源电流镜 EDA系统使用常识 和设计实习实例演示， 2学时 做设计实习所需软硬件系统的使用 期中考试 2学时，评卷 1学时。习题课若干学时

第10章稳定性和频率补偿 口10.1概述 口10.2多极点系统 口10.3相位裕度 口10.4频率补偿 口10.5两级运放的补偿 今10.5.1两级运放中的压摆率限制 口10.6其他补偿技术 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 6 第10章 稳定性和频率补偿 10.1 概述 10.2 多极点系统 10.3 相位裕度 10.4 频率补偿 10.5 两级运放的补偿 10.5.1 两级运放中的压摆率限制 10.6 其他补偿技术

本章重点 口反馈系统稳定需要满足什么条件? ☆10.1概述 今10.2多极点系统 10.3相位裕度 口为了保证反馈系统稳定,如何进行频率 补偿? 今10.4频率补偿 单端输出的套筒式 cascode运放 差分输出的套筒式 cascode运放 心10.5两级运放的补偿 今10.6其他补偿技术 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 7 本章重点 反馈系统稳定需要满足什么条件？ 10.1 概述 10.2 多极点系统 10.3 相位裕度 为了保证反馈系统稳定，如何进行频率 补偿？ 10.4 频率补偿  单端输出的套筒式cascode运放  差分输出的套筒式cascode运放 10.5 两级运放的补偿 10.6 其他补偿技术

引言 口第8章讲述了“反馈” 负反馈系统能降低增益对PTV的敏感度,改 变输入输出阻抗,增大带宽,降低非线性 口不足 ◆负反馈系统有潜在的不稳定性(振荡) 口本章 令研究线性反馈系统的稳定性和频率补偿 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 8 引言  第 8章讲述了“反馈” 负反馈系统能降低增益对PTV的敏感度，改 变输入 /输出阻抗，增大带宽，降低非线性 不足 负反馈系统有潜在的不稳定性（振荡） 本章 研究线性反馈系统的稳定性和频率补偿

第10章稳定性和频率补偿 口10.1概述 口10.2多极点系统 口10.3相位裕度 口10.4频率补偿 口10.5两级运放的补偿 今10.5.1两级运放中的压摆率限制 口10.6其他补偿技术 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 9 第10章 稳定性和频率补偿 10.1 概述 10.2 多极点系统 10.3 相位裕度 10.4 频率补偿 10.5 两级运放的补偿 10.5.1 两级运放中的压摆率限制 10.6 其他补偿技术

10.1概述 口考虑右图负反馈系统kx-+-He Y(s) ◇假定B是常数 不随频率等变化 口当BH(s=jo1)=1时 ◇增益趋于无穷大 H(S 电路可放大自身噪声,最终() 形成自激振荡 Ⅹ 1+BH(s) 令即:该电路可在频率o1处产 生自激振荡 BH(O, =1, 口对应BH(s=jo1)=-1的幅 值和相位 BH(jO)=-180 ☆ Barkhausen判据:振荡条件 开环系统不存在稳定性问题 北大微电子学系一陈中建一模拟集成电路原理

北大微电子学系－陈中建－模拟集成电路原理 10 10.1 概述 考虑右图负反馈系统 假定 B是常数 不随频率等变化  当BH （s=j  1 ）=-1 时 增益趋于无穷大 电路可放大自身噪声，最终 形成自激振荡 即：该电路可在频率  1处产 生自激振荡 对应BH （s=j  1 ）=-1的幅 值和相位 Barkhausen判据：振荡条件 1 0 1 ( ) 1, ( ) 180 H j H j        开环系统不存在稳定性问题