超級源隨SSF穩定性補償分析(一)

先來名詞解釋，SSF：Super Source Follower，也就是大家常說的超級源隨。

SSF穩定性補償這個話題分兩篇文章介紹。 第一篇文章分析常見SSF結構的穩定性和頻率特性，結論肯定是不好。 第二篇文章介紹一種SSF穩定性補償方案。

SSF應用場景：

上圖為普通源隨，其DC輸出阻抗為1/gm1，通常是是一個相對的低阻點。

在諸如部分LDO應用中（見下圖），我們需要一個理想Buffer來隔離輸出傳輸管Gate端的大寄生電容，我們期望Buffer輸出阻抗足夠低，從而使得N2處的極點處于高頻處（帶寬之外），以改善系統穩定性。

普通源隨的輸出阻抗1/gm1的值與偏置電流相關，為了得到比較低的阻抗，需要較大的偏置電流和較大的MOS尺寸。 另一方面，較大的MOS尺寸又會帶來較大的寄生電容，進而影響帶寬。

SSF可以在不顯著增大偏置電流的情況下，通過引入一個local feedback環路，大大降低源隨的輸出阻抗。

SSF常見結構的穩定性分析：

SSF常見結構見下圖，這里需要說明的是，R1可以是一個電阻，也可以是一個電流源的等效內阻。

說明：在小信號分析過程中，忽略MOS的溝道電阻（足夠大）

1：等效Gm(s)的推導

推導過程省略，直接寫結果：

Gm（s）=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）

2：等效輸出阻抗Zout(s)的推導

推導過程省略，直接寫結果，寫成導納的形式：

痛風=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）+s*C2

3：閉環增益的推導：

聯合上面Gm(s)和gout(s)的表達式，可以得到閉環增益的表達式

4：閉環穩定性分析：

很顯然，上述推導出來的結論并不能保證p1<

令閉環增益分母as^2+bs+c=0 ， 可以得到兩個解（也就是2個極點），初中數學我們知道，當b^2-4ac>0時，兩個根為實根，系統為過阻尼系統，根據此條件得到以下結論：C1>4C2*gm2/gm1

為了維持系統的穩定性，C1的取值居然比C2要大很多，此時，閉環系統近似為一個單極點系統，其閉環帶寬為gm1/C2，和常規Source Follower一樣，所以這個補償方案很不合理。 我們需要尋求更加合理的穩定性補償方案，這就是接下來下篇文章的工作。