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文檔簡介

ogIC

Chapter3OPPerformance Chapter3OP

BodePM&GMUGBPMTransientresponseby1(t)stepNon-idealOL-OPbased

,,

,,

A(j) AV2 V01 1j/ 12

AV

22許

arctg145o4第一個極點頻率下,增益衰減-3dB,又稱為-3dB帶寬,在此極點頻率下產(chǎn)生45遲滯相移, 頻率特性–

A(j)

jAV0

j V

j/ 1j/

>>p,則 A(j)

AV0p1

1,高頻:>>p,則

AV(j)

AV0p1(

p2

PM&GM

:

:只有特定條件的頻率特性才帶來問題,對應(yīng)的狀態(tài)為:,

系統(tǒng)穩(wěn)定性定量判據(jù)PM&閉環(huán)收斂:PM/GM達(dá)標(biāo)(充分必要條件)

如PM=45,60UGB(UnitGainBandwidth,orGBW)頻率下環(huán)路離開正反饋的相位距離,越大越穩(wěn)定;低頻下負(fù)反饋連接(必須),相移為零,提高相位要求在UGB頻率下的相移盡可能小。PM與UGB密切相關(guān); 如GM=-10dB,-20dB等

益T=FAV(s)。閉環(huán)系統(tǒng)主要環(huán)路增益T=1(0dB)時的相移(或PM)。因無源反饋,因此有F1,即FA(j)1 A(j)1 ,, =UGB(orGBW

F0

利用F(s)VFB 1 R1R21s(R1//R2

F1s/z z01s/:

F(s)VFB

F 01s/

no

PM<0對應(yīng)系統(tǒng)發(fā)散條件;系統(tǒng)中存在的極點,很容易使PM降低甚至變性為負(fù),頻率補償

UGB的計算1V開環(huán)的單位增益帶寬UGB(即單位負(fù)反饋環(huán)路AV

-

1j/

/

-

f-

-

A(j)

j V(1j/p1)(1j/p2 1j/V1/p1/p22

UGB m

21+4(GBW)2221+4(GBW)22

21+421+4

UGB=GBW m=6.0, m=2.0,大 m=1.0, m=0.5,

誤差增大,近似可用;p2太小,誤差顯著.

PM計算利用1pole&2poles

(1j/PM180oarctg(UGB)180oarctg( )

V1A(j)jGBW 2 1j/2PM180o[90o

)]

arctg2o

A(j)j 1j/

arctg12 1j/2PM

actg(UGB

UGBandPMbyOpenloopGeneral

Open

21+2s+1 2

1()2+j2 UGB

1212221)122V 1(UGB/)2 (UGB/)2 212221)122V2212221)122V221 2V0(UGB/)20 PM&UGBobtainedbyopenloopgeneralModel,butdescribedbyclosedLoopformparameters

V

s s2 2V0 V0 F=1CLconsidered,AV0_CL1/F=1,1/AV00,OL:2separatedrealA(s)0_CL

GBW

p V V

Duetop2effect,UGB<GBW,ifUGBGBWselected,approximatePMPM180o-90o-arctg

2CL0

)arctg

2CL0

)arctg(42

PMevaluationbymoreaccuratemixedButterworthresponsebyCL=1ButterworthresponsebyCL=1IfCL=1/2,orCL2=1/2,thus

PMarctgPMarctg 2p2TheevaluationmodeforPMisonlyvalidforp2>>GBW,orCL>>1/2;ThemodelismorebriefthanOL

x

x(UGB)2 44+1-2222[1+1-1]PMPM2 )4 4

4 1-4 1-425-5-

=1,PM

)o

PM

8-8-

)GeneralExpressionforGBW&

ByClosedLoopQ,(eitherinseparatedpoleor),andGBW=FAV0UGBUGB24)-11 2GBW2PM2 2]411+4Q4]2Slow

Fast

CL 1

1 <22 22UGB 1+Q2

22UGB PM=arctg[1

22

OL

開環(huán)和閉環(huán)的瞬態(tài)響應(yīng)特性不同,極(零)點變化!

VV

A(s)Vo(s)

AV(s)

1 1s/

1s/

Vin(s)L[1(t)]1/

Vo(s)

1s/

AV0ps(sp)

(1 V0 s

V(t)L1[V(s)]1(t) VV(t)1(t) V(t)1(t) oVz

t1ln[1Vo

Vo(t)AV01(t)從V(

)~V

tttRCln

AV0V2(t2 tRCln(0.9/0.1)差越小,則延遲越短。(線性范圍內(nèi)成立,對閉環(huán)更有用)越大,小信號變化的延遲越小。Q:小信號閉環(huán)快?

V(s)

1 V V0ssps V

2

s

spV pV

[1(1

)1(1

p2 s s

(1p1)e

z

(1p2)eep2tV(t)1(t) p1t) ep2t V0p p

p

ep1t

p

ep2t

共軛復(fù)極點下的瞬態(tài)響應(yīng)-Transientresponseunderstepinputwith

1111p20

p pp

11

0

1

t)j

1

j 1

ep2te0t 12t)j 121p21

V(t)1(t)

ep1t

ep2t

p2p1

1p211(t)A

12t) 12設(shè)定

1111

求出

11

Thetransientresponseofoutputvoltagebystepdrivingandunderconjugatepolesconditionswith<1:初始相位與PM -t

1-Vo(t)

0sin(1-0t

arctg( Large,ThemomentwhenLarge,00

1-1-pOvershot&oscillationobservedunderOSVo,peak-

exp(- When1OSSmall!

Twomethodologiesformulti-stage

OLCLMulti-stageOP->AV(s)->Pole,zero,Gain,Freq.CompensationmethodsusedtoadjustPoles/zeroswithinteriorFBorloadeffect,thusopenloopAV(s)ischangedforsufficientPMtoguaranteethestabilityofclosedloopAvf(s);CLOLmethodology,suchasButterworthFilterresponse)CloseLoopstableOPneeded->OpenLoopOP->AV(s)->predictiontheLocationofthepolesandzeros(or&->finallytoestimatetheGain,PMforsystemPolenumberGainstagenumber(+1ormore).Generalgainstages:2 umgainstages:3

OpenloopOP:primitiveforClosedloop

OP->Structure,Parameters->DC,AC,ACpropertiesismostimportant,allpolesshouldbeAllcoefficientofB(s)indenominatorofAV(s)cannotbeRHPzerosshouldbeavoidbypushawayorturnbacktoLHP,forlessPMlost;LoopwithinUGB,onlyonenetpolezerosusedtocompensatepoleforsatisfyingonenetpoledemand;allsecondaryLHPpoles&RHPzerosshouldbefarawayUGB;CL-DFcannotbetoosmall,Qcannotbetoolarge;CLOLPM=60isselectedinbalancespeed&stabilityrequirement.

整形(FrequencySha )應(yīng)用。(初-中-高級應(yīng)用)

一種RC反饋實例–信號處理(t)與控制(f)

如圖電壓并聯(lián)負(fù)反饋111G(s)

虛地反饋等同負(fù)載效應(yīng)

的極零點,實現(xiàn)某種信號處理(如濾波),或用于更大的反饋系 ,

反饋網(wǎng)絡(luò)F簡單,不產(chǎn)生附加的極點和零點,解決F=1下的問題可 )

B類應(yīng)用特點:以反饋環(huán)路FB為的閉環(huán)應(yīng)用,F(xiàn)B改造環(huán)路系統(tǒng)(傳輸特性和零極點分布d的控制),使完整的環(huán)路系

系統(tǒng)環(huán)路UGB頻率下有PM,系統(tǒng)穩(wěn)定。顯然,環(huán)路帶寬越低,的工作條件和資源約束下,盡量提高增益、帶寬和相位,是

H(s)H(s)H(s)11sR 1R1R21s(R1//R2H(s)1H(s)11s(R1R2

fpfpH(s)1s(R1H(s)1H(s)1H(s)1R1R21s(R1//R2C1C21s(R1R2)(C1//C2

2

(先RC并,后RC串H(sH(s)

1s(RCRCRC)s2RRC

1 H(s) zA 1zB/有源H(s)zA z zB調(diào)節(jié)A,BRC-Block

Lowdropoutregulator

Appendix ButterworthFilter–2order G(s)

QCL121 ) [G(s)/G]1

0_

UGBGBW

arctgUGBarctg1

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