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为什么给折叠共源共栅运放加入boost后GBW变大了?

时间:10-02 整理:3721RD 点击:
如题,很困惑,求大神指教。

偶不是大神,下面说下个人的看法:
如果仅是因为增加一个auxiliary gain-boosting amplifier而导致Op-amp的GBW变化较大,一个可能的原因是auxiliary gain-boosting amplifier的UGBW未被优化至closed-loop main op-amp的UGBW与第二极点P2之间,从而使产生的pole-zero doublet对phase margin产生影响,从而影响仿真得到的UGBW。

谢谢你的回答。
1.我看论文中说的极零点对是对建立特性影响比较大,因为它的阶跃响应中多了与极零点对有关的一项。而极零点对出现在辅助运放的GBW处。
2.但是辅助运放GBW对幅频响应的影响不大。即使我将辅助运放的GBW调很小,总的幅频响应也变化不多。
我所困惑的是加了boost后怎么GBW多了200M,这不符常理啊。

这是因为加了gainboost运放之后,从cascode管的source向上和向下看到电阻减小了(相当于cascode管的增益由gm增大为gm*A_gainboost_ota),从而使非主极点变得更远,扩大了带宽。这是gainboost运放的好处之一,不奇怪。

以前仿真过gain-boosting folded-cascode/telescopic op-amp,结果与paper上的结论是比较match的。
请问你用的是single-stage or two-stage opamp? GBW多了200M,请问你仿真的GBW值是多大呢?
建议可以把加/不加booster op-amp的bode plot画在一起,这样就可以比较不同点出现在哪?
若PM比较大时,可以算一下,UGBW=A0*BW(-3dB),看哪一个仿真值与所计算值比较接近。
至于“辅助运放GBW对幅频响应的影响不大”:
如果pole-zero doublet不是靠的很近时,可能会对幅频特性产生影响。
可能不会发生但举一个极端的情况:若zero出现在pole之前较多,则zero会减缓幅频特性的roll-off,从而在仿真时可能得到一个增加的UGBW。

理论上加gain boost使得dc增益增加,但第一极点减小,结果是主极点后的曲线基本不变。再就是引入一个doublet,如果这个doublet靠的很近,就没什么影响,否则还是会由于零点和极点有偏差引入一个扩展。具体就要看前后bode图的样子来判断了。

是不是零点的原因?

学习了

看到回答五花八门,再重申一下。

回复goodsilicon :为什么加了gainboost运放之后,从cascode管的source向上和向下看到电阻减小了?

应该是gain-boost负反馈造成的输入阻抗降低结果

举个例子, cascode电流源从cascode transistor向上看到的电阻是多少?
ro/Av_casc2ode, gainboost相当于增大了Av_cascode,所以电阻减小了

这个可以推导,我推过,还可以用负反馈来解释

如果小编是一级共源共栅运放,可以参见goodsilicon的解释

又仔细分析了下,我个人的观点:应该是doublet的影响,如果p>z则GBW增大,如果p<z则GBW减小,和辅助运放的设计有关。因为忽略doublet时,Bult推导出的GBW是近似不变的,不可能差那么大

hsh22 :这个结论让我感到好高深啊!您是怎么得出这个结果的?

从波特图上就可以看出来啊,我花了好几天来推transfer function,也没推出三个极点和一个零点的准确值,实在是太繁琐了,又参考了几篇文章,纯属个人感觉

学习了,谢谢lz

不是doublet的影响,如果doublet可以影响GBW的话,它就不叫doublet了。

如果二者离的较远的话,应该有影响的吧。还在学习中


BTW,不管是从电路的分析还是仿真,我怎么都没发现Gain-Boosted的GBW有太大提高呢?除非是Doublet设计的不恰当造成的

离远了就不叫doublet了,配不上对了。

好长时间不看电路了
gain-boost应该不增加GBW的,你看下你的phase margine在不加gain-boost是不是小于45,加了以后大于了45度,如果是这样的话,那应该是第二个极点从GBW内推到GBW外了吧
另外,可以借助工具看下所有的零级点分布

说的正确,很好。只有第2极点低于GBW的时候,该极点的移动才会影响GBW,小编属于这种情况,这时相位裕度一定很小。当第2极点大于GBW时,不管极点如何变化,GBW都保持不变。从小编的描述可知,该极点对应在goodsilicon说的节点上,这么低阻抗的节点竟然是第2极点,估计不大可能是2级运放。

没想到这个帖子还这么火!
再次发表下个人观点,欢迎大家讨论之!
1. 直观理解:
——Auxiliary gain-booster会使得cascode N/PMOS的源端看进去的等效阻抗减小约1/Av_gainboost。
此处的Av_gainboost是频率的函数。因此,当Av_gainboost大于1(DC或低频处)时,Cascode管源端看进去的阻抗才会有效地降低;而在高频处,由于Auxiliary gain-booster的UGBW<Wp2,即在第二极点处Av_gainboost是一个小于1的值,因此并不会有效地把Opamp的第二极点推向更高的频率。
因此,参考K.Bult那篇经典论文的结论:“设计合理的”auxiliary gain-booster对UGBW及第二极点P2(也即对PM)影响很小。
2.建议大家可以尝试下推导:
个人比较赞同15#hsh22 的回复:“应该是doublet的影响,如果p>z则GBW增大,如果p<z则GBW减小,和辅助运放的设计有关。因为忽略doublet时,Bult推导出的GBW是近似不变的,不可能差那么大”。
K. Bult的这篇经典论文,在此再次向大家推荐(可能有点多余了,大家应该都接触过此篇经典论文了。):
——A Fast-Settling CMOS Op Amp for SC Circuits with 90-dB DC Gain。
虽然这篇论文中没有详细地写出推导步骤,但给出的Design Guideline,却是很有参考价值的哦!

学习了

nice...

学习...

感觉这个像正解

我觉得小编的主运放相位余度不会低于45度吧。其实我以前也做过gain-boost放大器,遇到了和小编一样的情况。当时我的主运放相位余度有63度呢。

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