作者wwwok (AIC)
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标题Re: [问题] OPA设计时负载电容的选择?
时间Fri Sep 30 00:19:42 2016
一点浅见,提供给您参考,欢迎指教~
以OP来说,只要你能够给无限量的电流,基本上多大的电容都推得动。当然这不是我们想
要做的事情,因此,我们会根据系统所需要的操作速度而决定OP的频宽。
举个简单的例子,假设你要做一个unit gain buffer,输入讯号频率是10 MHz,那麽OP至
少就要有10 MHz以上的GBW,才能确保讯号完整传输。
假设我们用fold cascode来做unit gain buffer(只是举例,事实上fold cascode要做
buffer得视情况做一些架构变动),根据公式告诉我们fold cascode的GBW为gm/(2*pi*CL)
GBW已知要10 MHz,剩下的就是CL的假设。您可能会好奇,为什麽不是假设gm?因为gm代表
着所需要消耗的电流大小,我希望藉由假设电路需要驱动的CL後进而求出gm,此时的gm才
不会是一个over design,因为gm关系着整体的功耗。
虽然说CL是假设,但事实上,CL蛮容易评估的。CL不外乎就是
1.OP本身的杂散电容(Cdb、Cgd),以杂散等级来说,通常是在0.XpF附近
2.输出端要推动的负载电容,假设你的OP输出直接用示波器探棒量测,那根据探棒的种
类,从个位数到20pF都有可能(一般而言探棒上会标注)
3.另外有可能就是unit gain buffer推的是另外一颗OP,那您的负载电容就是另外一颗
OP的输入电容
4.Layout造成的寄生电容
我们已1+2+4的情况来看,我预估杂散约在0.5pF、探棒上面标示着10pF、Layout大约0.1p
,因此我预估CL为10+0.5+0.1=10.6pF,所以我所需要的
gm=(10.6e-12)*10e6*2*pi=0.665 mA/V
求得gm之後我就可以设计OP所需要的偏压电流以及W/L的值(这里就有很多流派的设计方法
了,我习惯使用gm/id来设计),基本上到这里,您应该可以大略推算出整体消耗的电流会
是多少了。
至於变动CL会造成GBW的变化,由上述的公式就可以看出绝对的关系。若是fold cascode
的话,基本上是单极点系统,除非size大得夸张,否则PM应该落於90度附近。如果改变CL
造成PM变动很大的话,大多是因为您双/多极点系统频率补偿上没做好。以Two stage
miller OP的架构来说,若不是第二级的电流过小,就是米勒补偿的电容太小。
※ 引述《zxc44560 (拉基)》之铭言:
: 大家好,
: 我想问的是平常在设计OPA时挂在Vout的CL负载电容,看过CL的范围有0.1pF~10pF。
: 我查网路上说。
: CL为等效电容负载,可视为输出端、负载与其他杂散电容等的总和。
: 我之前大学做专题时,教授是跟我说电容值越大代表你的OPA驱动能力越好,
: 所以设计OPA时负载电容会挂大一点,方便之後电路的设计?
: 但是我现在做时,教授是跟我说CL代表你的画layout後的电路的寄生电容。
: 应该就跟网路上查的意思差不多的?
: 但我尝试过设计时CL更动,PM跟GBW会差异非常大。
: 所以想问问正确的意思是甚麽以及要怎麽选择CL负载电容的电容值。
: 谢谢。
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