Почему этот PMOS LDO не требует компенсации, чтобы быть стабильным?

Проблема, вероятно, заключается в запасе по фазе и количестве ступеней. Напомним, что усилитель с замкнутым контуром становится нестабильным, когда динамика схемы вносит дополнительный фазовый сдвиг на 180 градусов на некоторой частоте, на которой все еще есть усиление. Кроме того, обратите внимание, что каждый полюс в схеме будет вносить свой вклад в такой фазовый сдвиг (и спад усиления), и каждый каскад вносит свой вклад в полюса.

Из этого следует, что каждый дополнительный каскад усиления вносит как увеличение усиления по постоянному току, так и дополнительный фазовый сдвиг на 90 градусов вблизи частоты его доминирующего полюса. В совокупности это плохой признак стабильности — фаза достигает 180 градусов на более низкой частоте, в то время как более высокое усиление может достичь единицы на более высокой частоте.

В связанном посте используется LM358, который создает структуру, содержащую операционный усилитель с компенсацией единичного усиления, имеющий несколько каскадов и внутреннюю компенсацию, за которым следует еще один каскад усиления, который вводит дополнительное усиление по постоянному току и полюс. Учитывая следующую цифру из таблицы данных, разумно предположить, что LM358 не имеет большого запаса по фазе, чтобы компенсировать эффекты дополнительных каскадов (и вообще операционные усилители обычно не оптимизируются для этой цели):

Ваша структура представляет собой единственную дифференциальную пару, за которой следует один второй каскад, который компенсирует усиление контура ради стабильности и, скорее всего, будет стабильным, поскольку каждый каскад вносит свой вклад в один доминирующий полюс и фазовый сдвиг на 90 градусов. У них есть другие полюса, но они, вероятно, будут намного выше частоты единичного усиления и, таким образом, не сильно повлияют на стабильность системы.

Анализ стабильности замкнутого контура слабого сигнала (например, stbв Spectre/Cadence, не уверен в SPICE) может дать более полезные результаты. Это довольно упрощенно, так как я использовал несколько чисел и упустил из виду все нули в передаточной функции (которыми обычно можно пренебречь, но их может не быть, когда они имеют форму больших компенсационных конденсаторов и могут находиться либо в LHP, либо в RHP s -домена.

Почему этот PMOS LDO не требует компенсации, чтобы быть стабильным?

Я предполагаю, что вам просто повезло .

Причины, возможно, следующие:

1. У вас ограниченное усиление петли, потому что R2 имеет низкое значение. Часто во встроенном LDO R2 будет выходом токового зеркала, что делает эту точку высоким импедансом (намного выше ваших 10 кОм).

2. У вас ограниченное усиление контура, потому что ваш выход нагружен резистором 100 Ом. Попробуйте сделать резистор на 1 МОм и посмотрите, что получится.

3. Выходной транзистор PMOS (M3) имеет значительную входную емкость (около 900 пФ), что в сочетании с резистором R2 (10 кОм) дает (доминирующий) полюс на частоте около 110 кГц, что является достаточно низкой частотой. Я ожидаю, что другие полюса в цепи находятся на гораздо более высоких частотах. Этот полюс на частоте 110 кГц в сочетании с низким коэффициентом усиления означает, что ваша схема ведет себя как петля обратной связи первого порядка . Другие полюса (которые могут вызывать колебания) находятся на частотах, которые намного выше, где коэффициент усиления петли упадет ниже 1 , что сделает вашу петлю стабильной.

Для правильного анализа вы должны провести небольшой анализ сигнала на этой схеме!