运放的超前补偿
运放相位(频率)补偿电路设计
运放相位（频率）补偿电路设计
集成运放的内部是一个多级放大器。
其对数幅频特性如按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。
滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。
滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。
如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如线②。
超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。
在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。
补偿办法是将零点与补偿前
的一个极点重合，如 1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿)
在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。
这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。
这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。
RB，CB的估算方法(I)
在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并
联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。
这时可用示波器看到近似正弦波。
并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频
率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。
补偿电容CB的值可按下式估算，即
CB》1/(RB*f)
2.反馈端超前补偿
将补偿电容并在闭环放大器的外部反馈电阻上。
其补偿原理如(1)抵消第二个极点的补偿。
运算放大器的相位补偿
运算放大器的相位补偿
运算放大器的相位补偿是一种技术，用于调整运算放大器的频率响应，以获得所需的频率特性。
相位补偿可以通过以下几种方法实现：
1.超前补偿：通过在运算放大器的反馈回路中加入超前补偿网络，可以减小相位滞后，提高电路的稳定性。
超前补偿网络通常由电阻和电容组成，可以调整电阻和电容的值，以获得所需的频率特性。
2.滞后补偿：通过在运算放大器的反馈回路中加入滞后补偿网络，可以增大相位滞后，从而降低电路的增益，提高电路的稳定性。
滞后补偿网络通常由电阻和电容组成，可以调整电阻和电容的值，以获得所需的频率特性。
3.超前-滞后补偿：通过在运算放大器的反馈回路中同时加入超前补偿网络和滞后补偿网络，可以同时调整相位超前和相位滞后，以获得更好的频率特性。
超前-滞后补偿通常用于复杂的应用场景，需要仔细调整各个参数。
在进行相位补偿时，需要注意以下几点：
1.补偿网络的元件值需要精确匹配，以确保获得所需的频率特性。
2.补偿网络的连接方式需要正确，以避免对电路造成不良影响。
3.补偿网络的位置需要合理选择，以确保对电路的频率响应进行有效的调整。
总之，相位补偿是运算放大器设计中非常重要的技术之一，可以有效地调整电路的频率响应，以获得所需的频率特性。
在实际应用中，需要根据具体的应用场景选择合适的补偿方法，并进行仔细的参数调整。
运放失调电压补偿方法
运放失调电压补偿方法
运放作为常见的电子元器件，被广泛应用于信号放大、滤波等各种电路中。
然而，由于运放内部存在一定的失调电压，会导致放大的信号不准确，影响电路的性能和稳定性。
因此，需要采取一些方法来进行失调电压的补偿。
一种常见的方法是使用电压补偿电路。
该电路的原理是在输入端添加一定的电压，使得运放的失调电压被抵消或者减小到一定程度。
其中，电压补偿电路有两种类型：差动式和单端式。
差动式电路对应着差分运放，它们能够消除共模信号，提高信噪比；而单端式电路对应着非差分运放，它们常常用于单端信号放大和滤波。
另一种方法是使用自动失调电压补偿电路。
该电路的原理是通过反馈电路来抵消失调电压，实现自动补偿。
这种方法的优势在于不需要外部干预，能够快速准确的补偿失调电压。
除了以上两种方法，还有一些其他的失调电压补偿方法，如温度补偿、电源抗扰等。
不同的应用场景需要选择不同的方法，以满足电路的性能和稳定性需求。
总的来说，运放失调电压是一种常见且不可忽略的问题，需要通过适当的补偿方法来解决。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的补偿方法，以提高电路的性能和稳定性。
- 1 -。
运算放大器的频率补偿
消除右半平面零点
方法1：消除零点 方法2：ω Z为负零点，与ωp2抵消
二级运放设计实例（optional）
约束条件
电源电压 设计描述
工艺
小信号增益
温度
频率响应，增 益带宽积GB
相位裕度PM
输入共模范围 （ICMR）
输出摆幅
转换速率
功耗
负载电容CL
特别注意一个结论，如下图所示，单位增益带宽即为第 一非主极点,此时的相位裕度为45˚。
第一非主极点、单位增益带宽、相位裕度的关系？
2019/10/17
频率补偿
22
PM的设计(补充材料）
设单位增益带宽GBW,极点fp1、fp2….fN 频率补偿
设极点fp3….fN远大于单位增益带宽GBW
上式两边求模就可得到在ω＝ω1时系统闭环增益的
幅值：
Y X
( j1)
1 exp( jFA) F 1 exp( jFA)
1 F
exp( jFA) 1 exp( jFA)
稳定相位裕度
由于在深度反馈时系统在低频时的闭环增益为 |Y/X|≈1/F，所以有：
Y X
(
j1)
Y exp( jFA) X 1 exp( jFA)
相位裕度
稳定的边缘情况 例如，在GX处，相位=-175°
得到
Y X
(
j1
)
1
A( j1) FA( j1
)
Y X
(
j1 )
11.5 F
相位裕度（PM）：定义为
PM=180°+∠FA(ω= ω1) 其中， ω1为增益交点频率（单位 增益带宽。
运放环路补偿
运放环路补偿1. 介绍运放环路补偿是一种技术手段，用于在运放电路中消除由于内外干扰引起的不稳定性和失真。
它通过采取适当的措施来改善运放电路的性能，以提高电路的精度、稳定性和可靠性。
2. 运放环路补偿原理运放环路补偿的原理是通过反馈将输出信号与输入信号进行比较，并在运放电路中引入相应的补偿网络来调整运放的增益和相位，使得输出信号更加准确和稳定。
3. 运放环路补偿的必要性3.1 电路的稳定性在运放电路中，由于温度、供电电压变化以及元件参数等因素的影响，电路的增益和相位往往会发生变化，从而引起输出信号的失真。
通过运放环路补偿，可以有效地抑制这些不稳定因素，提高电路的稳定性。
3.2 电路的精度运放的非理想性能，如偏置电流、漂移等都会导致电路的输出与输入信号存在一定的误差。
通过运放环路补偿，可以减小这些误差，提高电路的精度。
3.3 抑制噪声运放电路中的噪声会对输出信号产生干扰，从而影响电路的性能。
通过运放环路补偿，可以有效地抑制噪声对输出信号的影响，提高电路的信噪比。
4. 运放环路补偿的实现方法4.1 反馈电路设计在运放电路中引入适当的反馈电路是实现运放环路补偿的关键。
反馈电路可以根据电路的需求选择不同的类型，如电压反馈、电流反馈等，以提供相应的增益和相位调整功能。
4.2 补偿网络设计为了实现运放环路补偿，需要在反馈电路中引入补偿网络。
补偿网络的设计需要考虑电路的频率特性，以实现对电路增益和相位的调整。
4.3 参数调整与优化在运放环路补偿的实际应用中，需要对补偿网络的参数进行调整和优化。
通过合理选择和调整参数，可以使得电路的性能达到最佳状态，从而实现更高的精度和稳定性。
5. 运放环路补偿的应用领域5.1 测量仪器在各类测量仪器中，为了提高测量精度和稳定性，常常采用运放环路补偿技术。
通过对运放电路的补偿，可以减小仪器的误差和漂移，提高仪器的测量精度。
5.2 控制系统运放环路补偿技术也广泛应用于各类控制系统中。
共源共栅两级运放的补偿-概述说明以及解释
共源共栅两级运放的补偿-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:共源共栅两级运放是一种常用的放大器电路，它由共源级和共栅级组成，具有高增益、低输入阻抗和宽带宽等优点。
然而，这种电路在实际应用中会存在一些问题，如频率响应不稳定、温度漂移大等。
为了解决这些问题，需要对共源共栅两级运放进行补偿。
本文将介绍两种常用的补偿方法，以提高运放电路的性能和稳定性。
通过对这些补偿方法的研究和应用，可以为电子工程师在实际设计中提供参考和借鉴。
json"1.2 文章结构":{"本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了文章的概述、结构和目的。
正文部分包括共源共栅两级运放的原理，以及两种补偿方法的介绍。
结论部分总结了本文的主要内容，展望了共源共栅两级运放的应用前景，并给出了结论。
"}1.3 目的本文旨在探讨共源共栅两级运放的补偿方法，通过分析其原理和现有的补偿方法，对比它们的优缺点，为工程师提供在实际设计中选择合适的补偿方法的参考依据。
同时，通过对共源共栅两级运放的补偿进行深入研究，可以更好地理解运放电路的工作原理，提高设计的准确性和稳定性。
最终，希望通过本文的分析，为工程师在实际项目中解决运放电路的补偿问题提供一定的帮助和启发。
2.正文2.1 共源共栅两级运放的原理共源共栅两级运放是一种常见的运放电路结构，由两级放大器级联而成。
在这种结构中，第一级是共源放大器，第二级是共栅放大器。
共源共栅结构的优点包括增益高、带宽宽、输入电阻大等。
在这种结构中，第一级的共源放大器起到了放大信号和提供输入阻抗的作用。
共源放大器的输入电阻高，可以有效地隔离输入信号源和第二级的共栅放大器，减少了输入端信号源的影响。
第二级的共栅放大器主要起到了增益放大和输出阻抗匹配的作用。
共栅放大器的输出电阻低，可以有效地驱动负载电路，同时提供稳定的输出信号。
整个运放电路的工作原理是：输入信号经过第一级的共源放大器放大，然后经过第二级的共栅放大器再次放大，最终输出到负载电路中。
运放的相位补偿
运放的相位补偿为了让运放能够正常工作,电路中常在输入与输出之间加一相位补偿电容。
1，关于补偿电容理论计算有是有的，但是到了设计成熟阶段好象大部分人都是凭借以前的调试经验了，一般对于电容大小的取值要考虑到系统的频响（简单点说加的电容越大，带宽越窄），然后就是振荡问题；如果你非要计算，可以看看运放的输入端的分布电容是多大，举个例子，负反馈放大电路就是要保证输入端的那个电阻阻值和分布电容的乘积=反馈电阻的阻值和你要加的电容的乘积......2，两个作用1. 改变反馈网络相移，补偿运放相位滞后2. 补偿运放输入端电容的影响（其实最终还是补偿相位……）因为我们所用的运放都不是理想的。
一般实际使用的运算放大器对一定频率的信号都有相应的相移作用，这样的信号反馈到输入端将使放大电路工作不稳定甚至发生振荡，为此必须加相应的电容予以一定的相位补偿。
在运放内部一般内置有补偿电容，当然如果需要的话也可在电路中外加，至于其值取决于信号频率和电路特性运放输入补偿电容一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性，其补偿措施见图。
放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs，这个电容包括运放的输入电容和布线分布电容，它与反馈电阻Rf组成一个滞后网络，引起输出电压相位滞后，当输入信号的频率很高时，Cs的旁路作用使放大器的高频响应变差，其频带的上限频率约为：ωh=1／(2πRfCs)若Rf的阻值较大，放大器的上限频率就将严重下降，同时Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引起寄生振荡，因而会引起严重的稳定性问题。
对此，一个简单的解决方法是减小Rf的阻值，使ωh高出实际应用的频率范围，但这种方法将使运算放大器的电压放大倍数下降(因Av=-Rf/Rin)。
为了保持放大电路的电压放大倍数较高，更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf，使RinCf网络与RfCs网络构成相位补偿。
RinCf将引起输出电压相位超前，由于不能准确知道Cs的值，所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿，一般是采用可变电容Cf，用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。
运算放大器的补偿方法：Miller补偿
运算放大器的补偿方法：M川er补偿目录1 .序言 (1)2 .米勒效应(Mi1IerEffeCt) (1)3 .米勒电容 (2)4 .MiHer补偿的定义： (3)5 .MiHer补偿的作用-极点分裂 (4)5.1.计算理解： (4)5.2.框图理解 (5)6.利用米勒补偿 (6)1.序百为了放大器应用中的稳定性，运算放大器必须进行补偿，常见的补偿方法有主极点补偿，mi11er补偿、超前/滞后补偿等。
其中MiIIer补偿是一种常见且有效的补偿方法，在经典运放uA741中用到了mi11er补偿：2.米勒效应(MinerEffeCt)在前一篇关于频率补偿的文章中，我们发现制作第一极点需要数十纳法的并联电容。
而另一方面，米勒补偿只需要皮法。
怎么会这样？答案是由米勒效应(MinerEffeCt)提供的。
米勒效应(Mi1IerEffeCt)是指当电容器从具有大负增益的放大器的输入连接到输出时发生的等效电容的增加。
这个概念如图1所示。
施加的电压V的响应，如图1(a)所示，电容器C以电流i=C*dv∕dt响应;如果我们现在以反馈的方式将相同的电容器C连接到具有增益的反相电压放大器，如图1(b)所示，则电流变为：.「矶"一(一为切dυ(1+a)v2=C ----------------- - ------------- =C -------------- - ----------- U归物仁鼠网u!sιdιsdt dt遍@万物云毂网等式13.米勒电容等式1中的量CM被称为米勒电容并且计算如下：仁_∩I n∖r>/二万物云每网匚IsmisGM—J十QtJG 空@万物云畿网等式换句话说，反射到输入的反馈电容C乘以1+av。
这使得可以用相对小的物理电容器合成大电容。
参考图8的PSpice电路，我们有：CM=(1+Gm2*R2)*Cf=(1+250)*9.90pF=2.485nFR1看到的总电容为Ctota1=CM+C1=2.51nF,因此主极点频率为1/(2πR1*Ctota1)=63.4Hz,与上面通过PSpice测量的值一致。
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运放的超前补偿
TI 的运放手册《Op Amps For Everyone 》的第八章“电压反馈运放的补偿”讲过运放的超前补偿，个人觉得讲得不是很明白，以下用几个图和公式来更清楚地说明这个问题，作者水平有限欢迎各位指正。
in out aV V = (2)
out f g g
return V C
R R R V //+=
(3)
其中a 是运放的增益，注意推导开环增益不能使用“虚短”“虚断”的概念，假设运放的反相输入端2脚断开，通过求Vreturn 和Vin 的关系可以算出开环增益，综合(1),(2),(3)可以得出：
理想的同相运放开环增益如(5)式所示；
g
f g R R R a
A +=β (5)
一般运放的增益a 可以用二阶式子代替(假设1/1τ<1/2τ)：
)
1)(1(1
21++=
s s a ττ (6)
同理，比较(4)式和(5)
式，超前补偿则可理解为，开环传函引入了一个新的零点和一个新的极点，但是Rf>Rg||Rf ，所以在波特图上，零点的位置总是在极点位置的左边，可
补偿的时候，我们总是设法让(4)式中的零点与极点1/2τ相抵消。
下面从波特图上分析，波特图如下图所示：
dB
0dB
1/R
F C
1/(R F ||R G )C
lg(f)
图 2
图中可以看出，补偿后的开环传递函数增益明显“上移”，联想到运放的增益补偿就可以初步推断：开环增益增大一般会导致闭环增益减小，从而闭环波特图下移，带宽减小，噪声减小，稳定性增加。
可以计算得出，经过补偿后，系统的闭环传递函数为：
(7) 图1所示电路图若采用反相结构，则闭环传递函数为：
(8)
而未补偿的理想的闭环传递函数为：
(9)
分析(7)、(8)两式均可以发现，相对于未补偿之前的运放，反相运放引入了极点，同相
运放引入的极点总是在引入的零点左边。
故反映到闭环波特图上就能发现，它们的带宽均减小，带宽减小故噪声减小。
实际上，这就是一个一阶低通滤波器。
下面看超前补偿对于运放寄生电容的补偿示例：
如图3所示，加电容C 的目的是为了消除运放输入寄生电容Cs 对稳定性的影响。
Cs 来自哪里? ——来自封装的引脚，或者PCB 走线，又或者图中Rg 的寄生电容。
Cs 的大小一般在几pF
左右。
分析的时候可以用一个电容并联在Rg 两端来等效该寄生电容。
图 3
可以初步判断，一旦输入信号Vin 的频率较高，C1的影响便不可忽略了。
可见，系统开环传递函数引入了一个极点，这个极点有可能导致系统不稳定。
下面推导引入了补偿的运放的开环传递函数，电路图如下图：
图 4
由图可知，
21212
11211//////////C C C C R R C C R R R C R R a C R C R C R a V V A f g f g g
g f f g g in return
++++
=+==
）
（β
=21212
11//C C C C R R C C C R R R R a
f g f f g g
++++）
（
对上面的结果进行拉氏变换求得开环传递函数：
1
//1
212++++=s C C R R s C R R R R a
A f g f f g g
β (11)
为了让C2完全补偿掉C1的影响，必须让2C R f =）（21//C C R R f g +，化简后可得补偿的条件：
2C R f =1C R g (12)
这里的补偿跟前面所讲的“超前补偿”又有所区别，因为这里零点的位置并没有要求与极点1/2τ的位置一致，这是需要注意的地方。
当然，这只是式子，实际应用中C1并不知道具体值，所以补偿电容得凭经验和实
际调试去选择。
前面的分析相必都不难，仔细观察(9)式，你会发现什么？
如果你了解阻容分压的原理，你会发现，这不就是阻容分压器么？
可以推出条件
2211C R C R =
可以发现，这个条件跟咱们超前补偿的条件是一模一样的，有没有发现，知识都是相通的，通过阻容分压器反过来去理解运放的超前补偿，不就是在反馈电阻并联一个电容，使得运放的反馈点的电压不随频率变化，而只随幅值变化么？想必，你已经有更多的理解了吧！。