3 補償方案

有時，為了電壓軌穩壓、類比數位轉換器的濾波電容或其他電路需求，無法減少運算放大器輸出上的電容器。在這種情況下，要如何達到適當的相位裕度？有多種補償機制可增加相位裕度，但在本文中，我將著重於兩種機制，如 圖 4 和 圖 3 所示：隔離電阻器 (Riso) 和 Riso 雙回饋。設計這些電路時，可能很難確定需要多大的 Riso 值來穩定回饋迴路。

圖 3 Riso 補償方案。

圖 4 Riso 雙回饋方案。

Riso 是隔離負載電容所造成相位延遲的最簡單方法。此方案包含在回饋迴路與負載電容器之間放置電阻器。然而，其中一個缺點是當輸出具有負載電流時，DC 準確度會下降。DC 錯誤量將是隔離電阻器的值乘以輸出電流。

Riso 雙回饋補償方案可克服這種 DC 不準確度。電路可透過回饋電容器提供高頻路徑，以穩定回饋迴路，以及允許運算放大器補償隔離電阻器上 I × R 壓降的 DC 路徑。您可以透過數學方式，或嘗試不同的 Riso 值並查看穩定運作的位置進行模擬，來找到這些值。

現在讓我們嘗試使用數學分析和模擬結果的方法。

放大器迴路穩定性準確建模的兩個主要組成部分是開環增益和開環輸出阻抗。TI 的標準運算放大器巨集模型 Green-Williams-Lis (GWL) 模型可為 2016 年後推出的所有運算放大器準確地描述這些參數的特性。許多較常見的運算放大器，如 LM2904 及其較新版本 LM2904B，也有專為其建立的 GWL 巨集模型。SPICE 巨集模型的函式庫檔案包含標頭，詳細說明了 SPICE 模型中準確反映的參數。如果對開環增益和開環輸出阻抗進行建模，模型的穩定性很可能會反映出矽晶的性能。

確保 SPICE 模型的準確度可讓您能分析電路的迴路穩定性，並以數學方式計算 Riso 的最佳值。確保 45 度相位裕度的 Riso 值應在回饋因數 (1/beta) 與放大器開環增益的交叉點處的回饋迴路中建立零點。為了獲得額外的保證，在開環增益為 20dB 的位置設定零點，即可看到回饋迴路中相對於零點的最大正相移。

PSpice for TI 可讓您可設定、封存和分享模擬和方程式，以供後續電路圖使用。由於 Riso 和 Riso 雙回饋的評估是公式化的程序且易於重複，因此您可運用這些範本專案，而無需記住四個常用運算放大器電路中 Riso 雙回饋電路的 Riso 或 RF/CF 計算公式的需求。只需下載 PSpice for TI 專案，放入您想要分析的運算放大器，並輸入完成需要穩定的特定電路的參數，然後執行模擬即可找出您需要的 Riso 適當值。這些專案還可以補償因反相終端電容而不穩定的電路，或具有極大回饋電阻器的電路。