SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

114 FEKT Vysokého učení technického v Brněmůže nastat v případě, kdy nula leží blízko kmitočtu s jednotkovým zesílením. Pro úhlovýkmitočet jednotkového zesílení platígm1ωT= 2 πfT=C( 10.67 )Srovnáním rovnice ( 10.66 ) s rovnicí ( 10.67 ) vidíme, že poměr mezi nulou a úhlovýmkmitočtem je roven poměru přenosového zisku druhého a prvního stupně OTA. Pokud budetranskonduktance druhého stupně mnohem větší než stupně prvního, můžeme prohlásit, ženula bude poměrně bezpečně vzdálena od polohy kmitočtu jednotkového zesílení. Tohotopředpokladu ale v případě CMOS obvodů není úplně snadné dosáhnout (g m2 >>g m1 ). Můžemezvětšit transkonduktanci úměrně s odmocninou klidového proudu a poměrem W/L. Narozdílod bipolární technologie, kde je g m přímo úměrná klidovému proudu (v tomto případě stačínastavit proud druhým stupněm na vhodnou hodnotu; máme na mysli samozřejmě jehozvětšení). Pokud leží nula blízko jednotkového kmitočtu (zisk 0 dB), výrazně ovlivňujekmitočtovou charakteristiku v této oblasti – snižuje stabilitu obvodu. Proto v praktickýchaplikacích nemůžeme nechat takovou situaci bez povšimnutí, ale musíme najít vhodné řešení,které zlepší fázovou rezervu.Problém nuly ležící v pravé části komplexní rovny můžeme řešit třemi možnýmipostupy:- použijeme jednotkový zesilovač (napěťový sledovač, „unity gain buffer“)- použijeme nulovací odpor („zero nulling rezistor“)- použijeme jednotkový proudový zesilovačcObr. 63 Využití napěťového sledovače pro zrušení nuly z pravé části komplexní rovinyZ rovnic ( 10.61 ) a ( 10.62 ) vidíme, že nulu určuje člen –sC c v 1 . Pokud by se nám tentočlen podařilo eliminovat, vypadne nula z řešení těchto rovnic. Použití napěťového sledovačezapojeného mezi výstup a kompenzační zpětnovazební kondenzátor je jedním z možnýchřešení (Obr. 63). Navíc kromě –sC c v 1 vyrušíme i člen –sC c v 0 (tato eliminace bude mít zanásledek určité posunutí pozic pólů). Použijeme-li místo ( 10.62 ) rovniciv g + sC + gm v( 10.68 )( ) 00 2 2 2 1=pak řešení nového systému rovnic ( 10.61 ) a ( 10.68 ) budeVV0in− gm1gm2R1R2≅21 + sR R g C + s R R +12m 2c12( C1C2) C c( 10.69 )jehož jmenovatel bude jen trochu odlišný od rovnice ( 10.63 ). Póly zůstanou na téměřstejných pozicích a nula zmizí ( 10.62 ).Obr. 64 ukazuje možnou obvodovou implementaci zmíněného řešení. ArchitekturaOTA je založená na vstupních tranzistorech typu nmos. V pravé části schématu vidímestrukturu napěťového sledovače, který realizuje funkci jednotkového sledovače (buffer).Poznamenejme, že pro svou správnou funkci, vyžaduje sledovač na vstupu minimální napětíV th +2V sat . Pokud bude výstupní napětí pod touto úrovní, sledovač se dostane do lineárního