2 您需要多大的相位裕度？

運算放大器環(huán)路穩(wěn)定性是通過相位裕度測量的，相位裕度是當(dāng)輸出閉環(huán)增益低于單位增益時輸出信號相移相對于 360 度的差值。每個運算放大器（例如主極點）都固有一定的偏移，而額外的偏移則取決于應(yīng)用和放大器周圍的元件。

不同的經(jīng)驗法則建議使用 30、45 甚至 60 度的相位裕度，那么，您實際需要多大的相位裕度才能確?？煽康男阅苣兀繉τ趥鹘y(tǒng)的米勒補償運算放大器，可以對典型的工藝差異進行仿真并觀察由此對相位裕度的影響。

圖 1 近似計算了具有 1MHz 單位增益帶寬且 Zo = 300Ω 的運算放大器的開環(huán)增益 (Aol) 和輸出阻抗 (Zo)。米勒電容 (C26) 的值因工藝差異而變化的范圍約為 ±30%，在整個溫度范圍內(nèi)有額外 ±30%（近似值）的變化。這種變化造成的總誤差為 ±30% × ±30%，相當(dāng)于 ±30% + ±9% 或 ±39% 的變化。由于米勒電容的容值會改變運算放大器 Aol 中主極點的位置，這種變化會顯著影響單位增益帶寬和相位裕度，因此這些規(guī)格始終作為典型值給出，即使對于精密放大器和高速放大器也是如此。

圖 1 開環(huán)增益和輸出阻抗 PSpice? for TI 電路

圖 1 中的放大器由負(fù)載電阻和電容進行設(shè)置，以便反饋環(huán)路具有 45 度的相位裕度。通過對影響環(huán)路穩(wěn)定性的主要因素（米勒電容器、開環(huán)輸出阻抗和放大器周圍的無源器件）進行 Monte Carlo 分析，可以估算工藝差異和溫度變化對電路相位裕度的影響程度。

圖 2 所示為產(chǎn)生的相位裕度。在本分析中，我對米勒電容器施加了 ±40% 的變化，對 Zo 施加了 ±15% 的變化，對負(fù)載電容器施加了 ±10% 的變化，對負(fù)載電阻器施加了 ±5% 的變化。這些是米勒電容器和 Zo 的預(yù)期內(nèi)部容差，以及許多通用應(yīng)用的典型元件精度。

圖 2 針對估計的工藝差異和溫度變化進行 5,000 次蒙特卡洛分析

在該變化范圍內(nèi)，反饋環(huán)路的相位裕度最小為 19 度，與 45 度相差 26 度。在工藝差異和溫度范圍內(nèi)，如果電路具有大約 27 度的相位裕度，則電路將保持穩(wěn)定，盡管 45 度可提供良好的瞬態(tài)性能和穩(wěn)定時間。相位裕度越接近 0 度，輸出將越偏離最終值，穩(wěn)定到最終輸出值所需的時間就越長。45 度的相位裕度可提供足夠的設(shè)計容差，從而允許相位裕度發(fā)生變化，而不會影響穩(wěn)定時間或出現(xiàn)大量過沖。

雖然這些仿真有助于了解米勒電容器變化對性能的影響，但最終由電路設(shè)計人員負(fù)責(zé)設(shè)計的性能。仿真的精確度僅與所包含的非理想屬性一樣，假設(shè)有許多理想屬性，以便降低計算的密集度。