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CMOS RRO：輸出引腳補償 我們的CMOS RRO輸出引腳補償實例如圖9.20所示。這種實際電源應用采用OPA569功率運算放大器作為可編程電源。為了在負載上提供精確的電源電壓，可以采用一種差動放大器INA152對負載電壓實施差動監控。閉環系統可以補償任何從可編程電源到負載的正/負連接中的線路壓降造成的損耗。OPA569上的電流限值設定為2A。在我們的實際應用中，這種電源具有靈活的配置，因此可以在差動放大器INA152的輸出上提供多大達10nF電容。這樣是否能夠實現可編程電源的穩定運行？ 
圖 9.20：可編程電源應用 我們在圖9.21中詳細說明了在我們的可編程電源應用中使用的IC的主要規格。
圖9.21：可編程電源IC主要規格 我們用于反饋的INA152差動放大器采用如圖9.22所示的CMOS RRO拓撲。
圖9.22：INA152差動放大器：CMOS RRO 我們采用圖9.23中的TINA Spice電路檢查可編程電源的穩定性。我們的DC輸出由Vadjust設定到3.3V，同時應用一個較小的瞬態方形波檢查過沖與振鈴。
圖9.23：瞬態穩定性測試：原始電路 圖9.24中的瞬態穩定性測試結果顯然不夠理想。我們不希望在未經進一步穩定性補償情況下投產這種電路。
圖9.24：瞬態穩定性圖：原始電路 圖9.25中的TINA Spice電路用于檢查原始電路中的不穩定性是否由INA152輸出端的CX負載所引起。我們將采用瞬態穩定性測試進行快速檢測。
圖9.25：差動放大器反饋：原始電路 圖9.26可以證明我們的推測，即：是CX造成了差動放大器INA152的不穩定性。
圖9.26：瞬態圖：差動放大器反饋，原始電路 差動放大器由1個運算放大器以及4個精密比率匹配電阻器構成。這給我們的分析工作帶來了挑戰，因為我們無法直接接入內部運算放大器的 - 輸入或 + 輸入。在圖9.27中我們可以看到差動放大器的等效示意圖，同時可以看出測量Aol的明確方法。我們將采用LT斷開任何相關AC頻率的反饋，同時仍然保持準確的DC工作點（LT對于相關DC頻率短路，對于相關AC頻率開路）。通過把INA152的Ref引腳連接到VIN+引腳，我們可以創建一個非反相輸入放大器。通過在Sense與VOA之間放置LT，我們可以理想地在任何相關AC頻率驅動運算放大器進入開路狀態。INA152運算放大器的內部節點VM可以在相關AC頻率達到零點。VP只需作為VG1，然后我們可以輕松測出Aol = VOA/VG1。請注意：我們只要把VdcBias設定為1.25V以便在VOA產生2.5V DC，即可衡量DC工作點。 我們把圖9.27的INA152 Aol測試電路概念轉化成圖9.28所示的TINA Spice 路。我們知道，用于INA152的TINA Spice宏模型是一種Bill Sands宏模型[參考：《模擬與RF模型》，( http://www.home.earthlink.net/%7Ewksands/ )]，因此該宏模型可以精確匹配實際硅片。
圖9.27：INA152 Aol測試電路概念
圖9.28：TINA Spice INA152 Aol測試電路 圖9.29說明了根據TINA Spice仿真獲得的INA 152詳細Aol曲線。請注意：Aol曲線中在1MHz時存在第二個極點，在基于Aol相位曲線的頻率之外存在某些更高階的極點，其在1MHz之外表現出比每十倍頻程-45度更陡的斜率。
圖 9.29：INA152 Aol TINA Spice結果 由于我們已知道INA152是一款CMOS RRO差動放大器，因此，除了Aol曲線，還需要Zo進行穩定性分析。在圖9.30中建立一個Zo測試電路概念。與圖9.28的Aol測試電路相似，我們可以利用所示的 LT 與電路連接強迫INA152的內部運算放大器在任何相關AC頻率進入開路狀態。我們現在將采用設為1Apk的AC電流電源驅動輸出，同時直接根據VOA的電壓測量Zo。
圖 9.30：INA152 Zo測試電路概念 我們在圖9.31中建立了TINA Spice INA152 Zo測試電路。快速DC分析表明我們可以得到INA152的正確DC工作點。最好在利用Spice進行AC分析之前先執行DC分析，以便確定電路在任何電源軌下都不飽和，電源軌可能會造成錯誤AC分析結果。
圖 9.31：INA152 Zo TINA測試電路
圖 9.32：INA152 TINA Zo曲線 圖9.32的TINA Zo測試結果顯示了Zo的典型CMOS RRO響應。我們可以看到在fz=76.17Hz時出現一個零點，在fp=4.05Hz時出現一個極點
圖 9.33：INA152 Tina Ro測量 我們在圖9.33中根據由TINA Spice創建的Zo曲線測量Ro。Ro = 1.45k歐姆。我們從測量的Zo圖可以獲得Ro、fz及fp。我們利用這些資料可以創建INA152的等效Zo模型，如圖9.34所示。
圖 9.34：INA152 Zo模型 我們可以利用TINA Spice仿真器快速檢測等效Zo模型與實際INA152 Zo相比的準確性。等效Zo模型結果如圖9.36所示，并與圖9.35作了相關對比。由此可見，等效Zo模型非常接近，因此可以繼續進行穩定性分析。
圖 9.35：Zo等效模型與INA152 Zo對比
圖 9.36：TINA圖：INA152等效Zo模型 現在我們可利用Zo等效模型分析負載電容CL對INA152輸出的影響。從Aol曲線中，我們可以看到在CL＝10.98kHz 時造成的附加極點（如圖9.37所示）。
圖 9.37：計算Zo與CL造成的極點（fp2） 我們在圖9.38中在INA152的等效Zo模型中添加CL(CL=10nF)。
圖 9.38：用于分析fp2的TINA電路 從圖9.39我們可以看出模擬結果中fp2位于11.01kHz，其非常接近我們預測的10.98kHz，因此可以繼續分析。
圖 9.39：Zo與CL=10nF時的fp2圖
圖 9.40：CL=10nF時，Aol修正曲線的TINA電路圖 現在我們可以對CL=10nF的實際INA152進行TINA模擬，并使用圖9.40的電路將其與預測響應進行對比。 |
