一个包含三个极点和一个零点的波特图将用来分析增益和相位裕度。假设直流增益为80dB,第一个极点发生在100Hz处。在此频率时,增益曲线的斜度变为-20dB/十倍频程。1kHz处的零点使斜度变为0dB/十倍频程,到10kHz处增益曲线又变成-20dB/十倍频程。在100kHz处的第三个也是最后一个极点将增益斜度最终变为-40dB/十倍频程。 也可以看到单位增益点(0dB)交点频率是1MHz。0dB频率通常称为回路带宽(loop bandwidth)。相位偏移图表示了零、极点的不同分布对反馈信号的影响。根据分布的零极点计算相移的总和。在任意频率(f)上的极点相移,可以通过下式计算获得: 极点相移= -arctan(f/fp) 在任意频率(f)上的零点相移,可以通过下式计算获得: 零点相移= -arctan(f/fz) 此回路稳定么?为了回答这个问题,我们只需要知道0dB时的相移(是1MHz)。根本无需复杂的计算。 前两个极点和第一个零点分布使相位从-180°变到+90°,最终导致网络相位转变到-90°。最后一个极点在十倍频程中出现了0dB点。使用零点相移公式,该极点产生了-84°的相移(在1MHz时)。加上原来的-90°相移,全部的相移是-174°(也就是说相位裕度是6°)。该回路可能引起振荡。 NPN 稳压器补偿 NPN 稳压器的导通管的连接方式是共集电极的方式。所有共集电极电路的一个重要特性就是低输出阻抗。也就意味着电源范围内的极点出现在回路增益曲线的高频部分。由于NPN稳压器没有固有的低频极点,所以它使用了一种称为主极点补偿(dominant pole compensation)的技术。此时,在IC的内部集成了一个电容,该电容在环路增益的低频端添加了一个极点。 NPN稳压器的主极点(P1)一般设置在100Hz处。100Hz处的极点将增益减小为-20dB/十倍频程直到3MHz处的第二个极点(P2)。在P2处,增益曲线的斜率又增加了-20dB/十倍频程。P2点的频率主要取决于NPN功率管及相关驱动电路,因此有时称此点为功率极点(power pole)。因为P2点在回路增益为-10dB处出现,也就表示了0dB频率处(1MHz)的相位偏移会很小。 为了确定稳定性,只需要计算0dB频率处的相位裕度:第一个极点(P1)会产生-90°的相位偏移,但是第二个极点(P2)只增加了-18°的相位偏移(1MHz处)。也就是说0dB点处的相位偏移为-108°,相位裕度为72°(非常稳定)。应该提起注意的是,回路很显然是稳定的。因为需要两个极点才有可能使回路要达到-180°的相位偏移(不稳定点),而P2又分布在高频位置,它在0dB处的相位偏移就很小了。 LDO稳压器的补偿 LDO稳压器中的PNP导通管的接法为共射方式(common emitter)。它相对共集电极方式有更高的输出阻抗。由于负载阻抗和输出容抗的影响在低频程处会出现低频极点(low-frequency pole)。此极点(称为负载极点(load pole)用Pl表示)的频率由下式获得:
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