2 您需要多大的相位裕度？

运算放大器环路稳定性是通过相位裕度测量的，相位裕度是当输出闭环增益低于单位增益时输出信号相移相对于 360 度的差值。每个运算放大器（例如主极点）都固有一定的偏移，而额外的偏移则取决于应用和放大器周围的元件。

不同的经验法则建议使用 30、45 甚至 60 度的相位裕度，那么，您实际需要多大的相位裕度才能确保可靠的性能呢？对于传统的米勒补偿运算放大器，可以对典型的工艺差异进行仿真并观察由此对相位裕度的影响。

图 1 近似计算了具有 1MHz 单位增益带宽且 Zo = 300Ω 的运算放大器的开环增益 (Aol) 和输出阻抗 (Zo)。米勒电容 (C26) 的值因工艺差异而变化的范围约为 ±30%，在整个温度范围内有额外 ±30%（近似值）的变化。这种变化造成的总误差为 ±30% × ±30%，相当于 ±30% + ±9% 或 ±39% 的变化。由于米勒电容的容值会改变运算放大器 Aol 中主极点的位置，这种变化会显著影响单位增益带宽和相位裕度，因此这些规格始终作为典型值给出，即使对于精密放大器和高速放大器也是如此。

图 1 开环增益和输出阻抗 PSpice® for TI 电路

图 1 中的放大器由负载电阻和电容进行设置，以便反馈环路具有 45 度的相位裕度。通过对影响环路稳定性的主要因素（米勒电容器、开环输出阻抗和放大器周围的无源器件）进行 Monte Carlo 分析，可以估算工艺差异和温度变化对电路相位裕度的影响程度。

图 2 所示为产生的相位裕度。在本分析中，我对米勒电容器施加了 ±40% 的变化，对 Zo 施加了 ±15% 的变化，对负载电容器施加了 ±10% 的变化，对负载电阻器施加了 ±5% 的变化。这些是米勒电容器和 Zo 的预期内部容差，以及许多通用应用的典型元件精度。

图 2 针对估计的工艺差异和温度变化进行 5,000 次蒙特卡洛分析

在该变化范围内，反馈环路的相位裕度最小为 19 度，与 45 度相差 26 度。在工艺差异和温度范围内，如果电路具有大约 27 度的相位裕度，则电路将保持稳定，尽管 45 度可提供良好的瞬态性能和稳定时间。相位裕度越接近 0 度，输出将越偏离最终值，稳定到最终输出值所需的时间就越长。45 度的相位裕度可提供足够的设计容差，从而允许相位裕度发生变化，而不会影响稳定时间或出现大量过冲。

虽然这些仿真有助于了解米勒电容器变化对性能的影响，但最终由电路设计人员负责设计的性能。仿真的精确度仅与所包含的非理想属性一样，假设有许多理想属性，以便降低计算的密集度。