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【转】LDO稳压器学习心得(3)

工程师
2013-08-08 16:03:57    评分

相位偏移(PHASE SHIFT

相位偏移就是反馈信号经过整个回路后出现的相位改变(Phase Change)的总和(相对起始点)。相位偏移,单位用度(Degrees)表示,通常使用网络分析仪(network analyzer)测量。理想的负反馈信号与源信号相位差180°,因此它的起始点在-180°。在图7中可以看到这180°的偏置,也就是波型差半周。

可以看到,从-180°开始,增加180°的相移,信号相位回到零度,就会使反馈信号与源信号的相位相同,从而使回路不稳定。

10  相位裕度(PHASE MARGIN

相位裕度(Phase Margin,单位:度),定义为频率的回路增益等0dB(单位增益,Unity Gain)时,反馈信号总的相位偏移与-180°的差。一个稳定的回路一般需要20°的相位裕度。

相位偏移和相位裕度可以通过波特图中的零、极点计算获得。

11  极点(POLES

极点(Pole)定义为增益曲线(Gain curve)中斜度(Slope)为-20dB/十倍频程的点。每添加一个极点,斜度增加20dB/十倍频程。增加n个极点,n×(-20dB/十倍频程)。每个极点表示的相位偏移都与频率相关,相移从0到-90°(增加极点就增加相移)。最重要的一点是几乎所有由极点(或零点)引起的相移都是在十倍频程范围内。

注意:一个极点只能增加-90°的相移,所以最少需要两个极点来到达-180°(不稳定点)。

12  零点(ZEROS

零点(Zero)定义为在增益曲线中斜度为+20dB/十倍频程的点。零点产生的相移为0到+90°,在曲线上有+45°角的转变。必须清楚零点就是“反极点”(Anti-pole),它在增益和相位上的效果与极点恰恰相反。这也就是为什么要在LDO稳压器的回路中添加零点的原因,零点可以抵消极点。

13  波特图分析

用包含三个极点和一个零点的波特图来分析增益和相位裕度。

假设直流增益(DC gain)为80dB,第一个极点(pole)发生在100Hz处。在此频率,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处斜度又变成-20dB/十倍频程。在100kHz处的第三个也是最后一个极点将斜度最终变为-40dB/十倍频程。

单位增益点(Unity Gain Crossover0dB)的交点频率(Crossover Frequency)是1MHz0dB频率有时也称为回路带宽(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。为了产生这个图,就要根据分布的零点、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=-arctanf/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=-arctanf/fz

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。代入零点相移公式,可以计算出该极点产生了-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°)。由此得出结论,该回路不能保持稳定,可能会引起振荡。




关键词: LDO     稳压器     学习     心得    

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