高性能片内集成CMOS线性稳压器设计

上述等式描述了微分器的理想效果和准米勒补偿。通过假设CfRzGmfR1GmpRout>>CoutRout1+CGR1，可以简化零极点的位置。从而得到：

正如我们所希望的，差分器可以分离功率管的输入极点和输出极点，但它并不引入右半平面的零点。而高频耦合回路增益GmfRz则可保证两个极点足够远并使得线性稳压源的工作稳定。
图3所示是一个完整的小信号电路模型，该模型将差分器修改为晶体管模型应用。它增加了一个二级差分运放级GmE。补偿电路由微分器(Cf，Rf和Gmf1)和附加跨倒运放Gmf2来增加反馈增益，从而得到更大的等效电容Cf,eff(≈Gmf2RfCf)。这个反馈环路中还包括反馈电阻Rf1、Rf2及其寄生效应。但是，微分器在Vx和Vr点分别引入了寄生极点ωPD1和ωPD2，从而影响了整个环路的交流稳定性，所以，设计时应外推这两个寄生极点，以使系统环路保持稳定。

分析复杂电路的零极点时，可先确定主极点为功率管栅极点Vg，其在很低的频率下。次极点为输出节点Vout。其它的寄生零极点包括微分器引入的极点和功率管Cgd引入的零点等。把这些零极点外推到环路带宽5~10倍频以外，可以得到较好的相位裕度。

2 晶体管级电路设计
晶体管级电路如图4所示。图中，三级电流镜运算跨导放大器M0-M3和ME构成差分运放。

三级米勒电流跨导运算放大器的内部节点为低阻抗，从而将各寄生极点高于环路单位增益带宽的部分外推到高频范围。将差分运放的寄生极点外推到环路带宽3倍以上的频率范围，可以降低寄生极点对稳压器的性能影响。微分器可以补偿负载输出的瞬态响应，其反馈输入结点为Mgmfl，是微分转化器的第一级运放，也是非常关键的结点。一般需要足够的增益来驱动微分电容，以把产生的极点ωPD1和ωPD2外推到更高的频率，但是也会产生很小的寄生电容。因此，在瞬态响应和环路稳定性上的折衷是一个相当困难问题。Rf可在输出电流瞬态变化时，把流过电容Cf的电流转化为电压，并对Mf1和Mf2管进行直流偏置，另外还可降低微分器的输入阻抗，从而外推其相关极点ωPD1至环路增益带宽之外。微分转化器可通过晶体管Mf2和M4与差分运放结合起来。以便通过增加补偿电容Cf3来提高交流稳定性，利用Cf3的米勒效应可以把微分器的输入极点外推的更高频率范围。