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two-stage opamp slew rate 模擬的疑問

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

大家好
小弟目前對 two-stage opamp 進行 slew rate 模擬時,遇到了無法理解的問題。
電路 schematic 如以下附圖:


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這邊定義 Vin= Vinp - Vinn,Vout= Voutp - Voutn
模擬方式,我是在 Vin 端灌入理想方波。
這裡我有一個疑問,給的方波是要從 0V ~ VDD,還是從 -VDD ~ +VDD ?
1.如果 input 為 0V ~ VDD ~ 0V (Vinp= VDD/2 ~ VDD ~ VDD/2 ; Vinn= VDD/2 ~ 0V ~ VDD/2)
我預期的 Vout 結果應該也會接近 Vin,
然而實際模擬結果卻有些奇怪,Vout 有隨著 Vin 從 0V 拉高到 VDD,但是當 Vin 從 VDD 降回 0V 時,Vout 卻不是停在 0V,而是 -VDD。
如下圖所呈現 (紅線為 Vin,藍線為 Vout)這部分感覺有些奇怪。


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2.如果把 Vin 的方波設定為 -VDD ~ VDD,則 Vout 也會趨近於 -VDD ~ VDD,如下圖。這樣看似合理多了


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想請問大家,這樣的 transient response 是合理的嗎? 若是不合理,最有可能的問題是出在哪部分呢?
謝謝大家了

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2017/05/27 更新:
我來更新一下目前發現的情況,首先我是接成負回授的電路,schematic如下圖:


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1.我發現 pseudo resistor 或許是造成 slew rate 奇怪現象的主因。當我把 pseudo resistor 拿掉,Vin 給 0到 VDD 的方波,看起來 Vout 也會在 0到 VDD 之間,除了紅圈處有些奇怪,如下圖:


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2. 若加上 pseudo resistor,則 Vout 會不明原因被拉到 -VDD,紅圈處也是我無法理解的部分,如下圖:


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我正在思考是否因為回授路徑上電容充放電的關係,造成 Vout 會掉到 -VDD 的現象。
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2017/05/29 更新:

測試 open loop 特性,發現問題應該不是在 feedback 路徑上,因為 opamp 本身的 negative slew 就有問題。
以下是模擬波形圖,問題似乎是出在 CMFB 不穩定?


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但是實際測試 CMFB 環路,基本上確定 phase margin 是夠的(如下圖),應該不至於造成 transient failed,想請問大大,最有可能的原因是出自哪呢?


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开环or 闭环

共模反馈是怎么做的

是閉環電路,我已更詳細更新目前的發現。

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common source with diode connected load 這種架構,只是為了方便設計,我把圖中的 pmos 和 nmos 對調。
目前看來,問題好像是出在 feedback 路徑上 pseudo resistor 與回授電容這部分。

MCM5管是pmos?你的pmos和nmos对调是什么意思?

好的,不好意思。我再畫一張圖並重新編號,如附圖這種接法。
其中 MC3 MC4 為 nmos,其餘為 pmos


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你有多跑几个周期试试吗,接上电阻会变成high pass,而且这种电容输入的建立时间一般很长。那个glitch没什么,输入翻转的时候通过电容给输出冲了电 ,放大器建立没那么快。

你好,我實際測試更多的週期後,波形沒什麼變化。目前我懷疑問題是出自 CMFB 這部分,我已更新最新發現,希望您有空能幫小弟指點迷津。萬分感謝!

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