3 补偿方案

在某些情况下，由于电压轨调节、模数转换器的滤波电容或其他电路需求，无法减小运算放大器输出端的电容器。在这种情况下，如何实现适当的相位裕度？有多种补偿方案可以提高相位裕度，但在本文中，我将重点介绍两种方案，如图 3 和图 4 所示：隔离电阻器 (Riso) 和 Riso 双反馈。在设计这些电路时，可能比较难确定您需要多大的 Riso 值来稳定反馈环路。

图 3 Riso 补偿方案。

图 4 Riso 双反馈方案。

Riso 是隔离由负载电容引入的相位滞后的简单方法。这涉及在反馈环路和负载电容器之间放置一个电阻器。但有一个缺点，即当输出有负载电流时，直流精度会降低。直流误差的大小等于隔离电阻器的值乘以输出电流。

Riso 双反馈补偿方案克服了这种直流误差。该电路启用了通过反馈电容器的高频路径来稳定反馈环路，并启用了直流路径，允许运算放大器补偿隔离电阻器上的 I × R 压降。您可以通过数学方法或仿真方法来求出这些值，方法是尝试不同的 Riso 值并查看哪个值可以实现稳定运行。

我们尝试一种使用数学分析和仿真结果的方法。

对放大器环路稳定性进行精确建模涉及的两个主要因素是开环增益和开环输出阻抗。TI 的标准运算放大器宏模型 Green-Williams-Lis (GWL) 为 2016 年之后发布的所有运算放大器准确表征了这些参数。许多更受欢迎的运算放大器（例如 LM2904 及其更新版本 LM2904B）也具有为其创建的 GWL 宏模型。SPICE 宏模型的库文件包含一个头文件，此文件详细说明了在 SPICE 模型中准确反映的参数。如果对开环增益和开环输出阻抗建模，则模型的稳定性很可能会反映器件的性能。

确保 SPICE 模型的精度使您能够分析电路的环路稳定性，并以数学方式计算 Riso 的理想值。确保 45 度相位裕度的 Riso 值应在反馈环路中的反馈因子 (1/β) 和放大器开环增益交点处产生零点。如需进一步确保这点，在开环增益为 20dB 的位置设置零点，您可以看到反馈环路中由零点引入的最大正相移。

PSpice for TI 的强大功能之一是您可以设置、存档和共享仿真及公式以供后续原理图使用。由于 Riso 和 Riso 双反馈的评估是公式化的且易于重复，因此您可以利用这些模板工程，而无需记住在四种常见运算放大器电路上计算 Riso 或 Riso 双反馈电路的 Rf/Cf 的公式。只需下载 PSpice for TI 工程，放入您要分析的运算放大器，输入用于完成需要稳定的特定电路的参数，然后运行仿真以找到您所需的适当 Riso 值。这些工程还可以补偿因反相端子上的电容而不稳定或具有极大反馈电阻的电路。