電流源設(shè)計(jì)小Tips（二）：如何解決運(yùn)放振蕩問(wèn)題(1)

如前所述，零點(diǎn)可以矯正極點(diǎn)的作用，但有一個(gè)條件，除非將零點(diǎn)/極點(diǎn)頻率降得很低或升得很高，使其位于遠(yuǎn)離1/F的位置。

pH距離0dB線過(guò)于近，而且是運(yùn)放的固有極點(diǎn)，想通過(guò)前面類(lèi)似的方法轉(zhuǎn)移極點(diǎn)位置很不容易。

如果1/F的位置改變，遠(yuǎn)離pH，就能輕易解決pH的煩惱。然而1/F決定了電路的輸出電流，不能隨意更改。

但如果1/F的DC值不變而高頻有所提升，應(yīng)該可以——這就是噪聲增益補(bǔ)償。

噪聲增益補(bǔ)償方法來(lái)自反向放大器，使用RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接在Vin+和Vin-之間。這種方法不建議用在同向放大器，但也不是絕對(duì)不可以，只需將RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的Vin+端接地，并在Rsample上的電壓反饋到Vin-之前串聯(lián)電阻RF即可。

這個(gè)電路在功放里很常見(jiàn)，目的是降低DC誤差，但不影響高頻響應(yīng)。此處的作用在于為反饋系數(shù)F提供一對(duì)極點(diǎn)/零點(diǎn)，從而使F的高頻響應(yīng)降低，即1/F的高頻響應(yīng)增強(qiáng)，實(shí)質(zhì)上使F成為一個(gè)低通濾波器，對(duì)應(yīng)1/F為高通濾波器。

F中的極點(diǎn)和零點(diǎn)在1/F中相對(duì)應(yīng)為零點(diǎn)zc和極點(diǎn)pc，zc=1/2pi(RF+Rc)Cc，pc=1/2piRcCc，兩者之間的增益差為1+RF/Rc，從而使pc之后的1/F提升了1+RF/Rc，使1/F遠(yuǎn)離pH。

顯然，1+RF/Rc越大，zc和pc頻率越低，1/F越遠(yuǎn)離pH，系統(tǒng)越穩(wěn)定，但也會(huì)出現(xiàn)致命的問(wèn)題——瞬態(tài)性能下降。

如果電流源輸入端施加階躍激勵(lì)，電流源系統(tǒng)輸出端會(huì)產(chǎn)生明顯的過(guò)沖振蕩，而后在幾個(gè)振蕩周期后進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。

原因在于階躍激勵(lì)使運(yùn)放迅速動(dòng)作，MOSFET柵極電壓迅速增大，輸出電流Io增大，但體現(xiàn)在Rsample上的采樣電壓IoRsample受到噪聲增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)F的低通作用，向運(yùn)放隱瞞了IoRsample迅速上升的事實(shí)，即反饋到Vin-的電壓無(wú)法體現(xiàn)運(yùn)放的輸出動(dòng)作，從而造成超調(diào)振蕩。

雖然超調(diào)振蕩不是致命的，由于足夠的阻尼作用，它總會(huì)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，但超調(diào)造成的輸出電流沖擊卻很容易摧毀脆弱的負(fù)載，因此仍然不能容忍。

適可而止，如果1+RF/Rc=2，就給gm的增大提供2倍空間，考慮稍適過(guò)補(bǔ)償原則，1+RF/Rc取3是合理的，對(duì)應(yīng)產(chǎn)生3倍gm變化的電流增量至少需要10倍，足矣。

即使如此，階躍響應(yīng)仍有一些很小的過(guò)沖，將在后面解決。

直流性能是不受影響的。

實(shí)際RF=1k Ohm，Rc=470 Ohm，Cc=0.1uF，zc=1kHz/0dB，pc=3kHz/9.5dB。

(補(bǔ)充：上一節(jié)中的Rs=3.9k Ohm，Cs=0.1uF，po=400Hz，zo=400Hz，由于無(wú)法編輯，補(bǔ)充于此)

本次增加成本：

1k Ohm電阻 1只 單價(jià)0.01元，合計(jì)0.01元

470 Ohm電阻 1只 單價(jià)0.01元，合計(jì)0.01元

0.1uF/50V電容 1只 單價(jià)0.03元，合計(jì)0.03元

合計(jì)0.05元

合計(jì)成本：9.51元

第二個(gè)輸入端

將之前的補(bǔ)償元件添加進(jìn)基礎(chǔ)電路，并標(biāo)注完整的電源。