Abstract
A new single Miller capacitor for frequency compensation of three-stage amplifier is proposed in this paper. In this scheme, a differential stage in which its negative and positive inputs are connected to the output and input nodes of third stage with a cascade capacitor forms the compensation block of a conventional three-stage amplifier. Analysis shows that this configuration significantly improves the frequency domain performances of total circuit such as phase margin (PM) and gain-bandwidth product (GBW) with just a very small amount of compensation capacitor. A three-stage amplifier has been simulated with and without a differential feedback path in a 0.18 µm complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS). The simulated amplifier with a 100 pF capacitive load achieved more than 9 MHz GBW and 83° PM while the compensation is less than 0.2% of load capacitor. An amplifier based on conventional nested Miller compensation can just achieve less than 0.23 MHz GBW with the same load, while using more than 100 pF as compensation capacitor. So this method shows an improvement of a factor of 40 in GBW and reduction of a factor of 550 in the size of compensation capacitor. It is a suitable strategy for ON-CHIP compensation in comparison to other methods
چکیده
در این مقاله یک خازن میلر جدید برای جبرانسازی فرکانسی تقویت کننده سه طبقه پیشنهاد شده است. در این طرح، یک طبقه دیفرانسیلی که در آن ورودی‌های مثبت منفی به خروجی متصل هستند و گره‌های ورودی طبقه سوم با خازن cascade ، بلوک جبرانسازی تقویت کننده سه طبقه متعارف و معمول را شکل می‌دهند. تحلیل نشان می‌دهد که به طور قابل ملاحظه ای، عملکردهای حوزه فرکانس مدار برآیند را مانند: حاشیه فاز و حاصلضرب گین- پهنای باند با فقط مقدار خیلی کوچکی از خازن جبرانساز، بهبود می‌دهد. تقویت کننده سه طبقه، با و بدون مسیر فیدبک تفاضلی در نیمه هادی اکسید- فلز مکمل (CMOS) شبیه سازی شده است. تقویت کننده شبیه سازی شده با بار خازنی 100PF به حاصلضرب گین-پهنای باند بیشتر از 9MHZ و حاشیه فاز 83 درجه می رسد در حالیکه جبرانسازی کمتر از 2% خازن بار است. یک تقویت کننده مبتنی بر جبرانسازی میلر تو در تو متداول، می‌تواند فقط به حاصلضرب گین-پهنای باند کمتر از 0.23MHZ با همان بار برسد، در حالیکه بیشتر از 100PF به عنوان خازن جبرانساز استفاده می‌کند. بنابراین این روش بهبود فاکتور 40 در حاصلضرب گین-پهنای باند و کاهش در فاکتور 550 در سایز خازن جبرانساز را نشان می‌دهد. که این یک روش مناسب برای جبرانسازی ON-CHIP (روی چیپ) در مقایسه با دیگر روش‌ها است.
1-مقدمه
با کاهش سایز در طول کانال و کاهش در ولتاژ تغذیه در CMOS، تقویت کننده‌های یک طبقه به خاطر سوئینگ کم ولتاژ و امپدانس خروجی مناسب نیستند، بنابر این تقویت کننده‌های چند طبقه به صورت گسترده توسط طراحان مدار مورد استفاده قرار می‌گیرند....