谈谈米勒补偿两级放大器的由来

本来想写一点针对设计采用米勒补偿两级放大器的总结，比如在最小化功耗的条件下，在最大化增益的条件下，甚至是最小化面积的条件下，遇到的问题和各种tradeoff，但是发现整理起来内容比较多又有点无从下手，所以先从它的由来开始吧。

我们知道，采用米勒补偿后的两级放大器相较于普通的两级放大器可以明显改善它的UGF和PM，从而使放大器可以工作在更宽的频率范围，同时稳定性也更好。

简单来说，可以通过对比它俩的传输函数Figure 1和Figure 2看出来，采用米勒补偿之后系统的两个极点一个向低频移动，另一个向高频移动，让高频极点移动到UGF之后。

Figure 1

Figure 2

（Figure 2的传输函数是在Gm2*Ro2>>1, CL>>C1和Cm，Rm<

但是可以看到，同时也引入了一个右半平面的零点，它的作用类似于一个左半平面的极点，对系统的稳定性是不利的。

所以，可以采取的方法之一可以是增加Gm2，这样一来不仅UGF增加了，所需的补偿电容Cm也减小了，从而引入的零点还能移动到更高频率的位置以此来减小对系统稳定性的影响，但是tradeoff就是要么功耗增大，要么W增大，从而可能带来一些偏置电压偏移和寄生电容的问题。

可以采取的另一种方法是引入一个电阻，目的是把这个零点去掉，或者变成左半平面的零点，这样对稳定性还反而起到了提高的作用。

Figure 3

只要Rm大于1/Gm2就可以了，比较常见的做法是放于频率略微高于第二个极点的位置，至于具体的参数，这也需要在功耗和面积之间做一个小小的tradeoff。

最后补充一点的是，还有一种补偿方法叫主极点补偿，当负载端的电容增大之后，第一个极点的频率也相应减小了，并且第二个极点的位置保持不变，目的是让UGF处于两个极点之间，这样一来PM也就大大的增加了。

但是带来的问题一个是UGF会变得很小，也就是可以正常工作的带宽变窄了，另一个是增加的电容会带来相当大面积的增加，也会带来很大的耦合噪声，以及降低瞬态响应。