超级源随SSF稳定性补偿分析(一)

先来名词解释，SSF：Super Source Follower，也就是大家常说的超级源随。

SSF稳定性补偿这个话题分两篇文章介绍。 第一篇文章分析常见SSF结构的稳定性和频率特性，结论肯定是不好。 第二篇文章介绍一种SSF稳定性补偿方案。

SSF应用场景：

上图为普通源随，其DC输出阻抗为1/gm1，通常是是一个相对的低阻点。

在诸如部分LDO应用中（见下图），我们需要一个理想Buffer来隔离输出传输管Gate端的大寄生电容，我们期望Buffer输出阻抗足够低，从而使得N2处的极点处于高频处（带宽之外），以改善系统稳定性。

普通源随的输出阻抗1/gm1的值与偏置电流相关，为了得到比较低的阻抗，需要较大的偏置电流和较大的MOS尺寸。 另一方面，较大的MOS尺寸又会带来较大的寄生电容，进而影响带宽。

SSF可以在不显著增大偏置电流的情况下，通过引入一个local feedback环路，大大降低源随的输出阻抗。

SSF常见结构的稳定性分析：

SSF常见结构见下图，这里需要说明的是，R1可以是一个电阻，也可以是一个电流源的等效内阻。

说明：在小信号分析过程中，忽略MOS的沟道电阻（足够大）

1：等效Gm(s)的推导

推导过程省略，直接写结果：

Gm（s）=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）

2：等效输出阻抗Zout(s)的推导

推导过程省略，直接写结果，写成导纳的形式：

痛风=gm1+gm1GM2R1/（1+秒）R1C1）+s*C2

3：闭环增益的推导：

联合上面Gm(s)和gout(s)的表达式，可以得到闭环增益的表达式

4：闭环稳定性分析：

很显然，上述推导出来的结论并不能保证p1<

令闭环增益分母as^2+bs+c=0 ， 可以得到两个解（也就是2个极点），初中数学我们知道，当b^2-4ac>0时，两个根为实根，系统为过阻尼系统，根据此条件得到以下结论：C1>4C2*gm2/gm1

为了维持系统的稳定性，C1的取值居然比C2要大很多，此时，闭环系统近似为一个单极点系统，其闭环带宽为gm1/C2，和常规Source Follower一样，所以这个补偿方案很不合理。 我们需要寻求更加合理的稳定性补偿方案，这就是接下来下篇文章的工作。