电容性负载稳定性：噪声增益及 CF

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现在我们可以在图8.10中综合各个叠加分析结果，最终形成预测的Aol修正曲线。我们在空载Aol曲线中绘出了ZO、CL和RL的影响。由于空载Aol曲线经过了ZO模型处理，因此得到了“简化”或“倍增”。而线性数学中的倍增只是伯德图(Bode)的添加。从我们的预测Aol修正曲线可以看出，DC到fHP（149Hz）之间的增益保持不变，约80dB，随后以-20dB／10倍频程的速度下降，直至fp2（5.53kHz），然后变为-40dB／10倍频程的速率下降。

在对比实际的Aol修正曲线和预测的Aol修正曲线之前，我们先从滤波器的角度看一看叠加法的差距所在。图8.11显示了存在RL和CL的网络电路。利用图8.12中的结果（其中包括叠加法大致分析的结果以及来自SPICE的实际频率响应）进行ACTinaSPICE分析。请注意，fp2的频率预测接近实际情况，而fHP的频率预测则与实际存在偏差，但利用CO与RL可以计算出fHP值。如果在图中加入CL，我们预测这将导致在较低频率上出现fHP，因为CL随着频率变化将会降低RL的网络阻抗。如果CL

图8.13是用于测量实际Aol修正曲线的测试电路。请注意我们如何打开VOA与反馈点VT之间的闭环运算放大器电路。CL在左侧直接连接至OPA348U1的输出端。至此，修正的Aol为VOA/VFB。

图8.14显示了利用TinaSPICE工具测量的Aol修正曲线。请注意，终值为fHP=92.86Hz，fp2=6kHz。用Tina分析得到滤波器的结果为：fHP=94.1Hz，fp2=5.99kHz。叠加法大致分析结果则为：fHP=149.44Hz，fp2=5.53kHz。我们再次强调叠加法分析结果十分接近实际情况，而对于概念和完整性检查，TinaSPICE分析是正确的。

我们通过图8.15计算无稳定性补偿情况下的1/β值。输出电压的简单电阻分压器可产生：1/??3.5dB。

我们在Aol修正曲线中绘出了图8.16中无补偿电路的1/β图形。请注意，我们一眼就可以看出40dB／10倍频程的闭合速度，凭经验判定这是一条不稳定的电路。

环路增益的TinaSPICEAC分析可以证实我们的一阶怀疑，如图8.17所示。环路相位在fcl时降至5度，此时环路增益降低到0dB。虽然此电路可能不是振荡器电路，但也并非我们希望每月量产为1000套的器件。

为了进一步进行实际检查，我们将利用图8.18所示的电路进行瞬态稳定性测试。

图8.19中所示的TinaSPICE瞬态结果显示输出波形存在极高的过冲和阻尼振荡。因此，为了实现更稳定的电流，我们觉得有必要增加补偿。

因此，为了实现稳定的设计，我们需要为电路提供补偿（参见图8.20）。首先我们绘出存在CL与RL影响的Aol修正曲线。我们知道DC1/＝3.5dB，因此，我们需要以20dB／10倍频程的闭合速度交叉一条Aol修正曲线。如果只采用噪声增益，我们就需要不断提高噪声增益直至达到40dB（?100）。反之，我们可以采用20dB（10）的噪声增益并添加CF，以便在fcl产生20dB／10倍频程的闭合速度。我们首先从fcl开始，然后向后绘出-20dB／10倍频程的斜线。请注意，fpf距离Aol修正曲线至少?个10倍频程。这样在再次进入裕度稳定情况之前，Aol修正曲线能向左移动?个10倍频程。这是实践中非常有用的估计方法。现在，我们在fpf左侧1个10倍频程处布置fpn。由于我们采用了噪声增益补偿拓扑，因此在fpn左侧1个10倍频程处自然会出现fzn。

为绘制理想的1/曲线，我们将采用噪声增益与CF（与RF并联的反馈电容器）相结合的方法，如图8.21所示。请注意，可以将它视为一个通过Cn累加0V（接地）以及通过RI累加VCC的加法放大器。在达到与CF并联的RF所产生的极点之前，有效AC传递函数就形成了我们所期望的平坦的VOA/VCC，如图8.20所示。

图8.22说明了反相噪声增益及CF的详细补偿计算。该计算过程分为三个部分，从而可以简化相关分析。首先，计算出Cn与CF均设为开路情况下的1/βDC值。然后在将CF设为开路，Cn设为短路情况下计算出噪声增益补偿的高频部分。通过噪声增益补偿可以创建并且轻松计算出fpn。最后，通过将Cn设为短路并计算CF与RF产生的极点即可算出CF补偿。在各种情况下都选择最接近标准分量的值。如果电阻全部按比例提高，则可以采用较低的电容。但是，较高的电阻会使电路产生较高的整体噪声。上述设计因素的权衡取决于相关应用。

图8.23显示了完整的反相噪声增益及CF电路。根据这个电路图，我们能绘制出Aol修正曲线、环路增益以及1/β。我们发现，最简便的方法是先进行AC仿真并绘制出Aol修正曲线与1/?，然后针对环路增益与相位进行第二次仿真。

根据完整的电路图，我们可绘制出图8.24所示的1/β与Aol修正曲线。与一阶分析（图8.20）对比可发现两者较为接近(closecomparison)，而且我们可以明显看出稳定性合成产生了预期结果。

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