二级密勒补偿运放设计详解：PSRR与失调电压优化

本文档深入探讨了正电源第一级等效电路在PX4飞控系统中的应用，特别是在高性能运算放大器设计中的重要性。首先，作者介绍了图3.3所示的正电源第一级等效电路，这个电路是通过两个级联的运算放大器（可能是二级密勒补偿运算放大器）构建的，其特点是具有较高的增益和稳定性。 在电路分析部分，作者详细解释了第二级增益的计算公式，通过式(3.31)和式(3.32)的组合，得出总的增益表达式（式3.33），并强调了在理想情况下，当VGST3等于VGST6时，第一级和第二级的增益可以相互抵消，使得PSRR（电源抑制比）在低频下趋向于无穷大，表示极好的电源干扰抑制能力。 然后，文档涉及了设计时需要考虑的关键性能指标，如共模输入范围、输出动态范围、单位增益带宽（GBW）、输入失调电压（包括系统失调、随机失调和工艺失配的影响）、静态功耗、共模抑制比（CMRR）、电源抑制比（PSRR）、转换速率（SlewRate）以及噪声性能。这些指标对于确保运算放大器的高精度和稳定性至关重要。 在电路设计阶段，文档详细讨论了MOS管的工作区域选择、过驱动电压的影响、参数约束分析，包括对称性、静态功耗、面积、直流增益、CMRR、PSRR和SlewRate的优化。同时，相位补偿是一个关键环节，通过精确的计算和调整来改善电路的动态性能。 最后，文档提供了HSPICE和Cadence仿真的实践指导，包括电路设置、参数仿真、静态性能测试（如功耗和工作点）、动态性能测量（如增益、带宽、相位裕度）、噪声分析以及转换速率的评估。这些仿真工具在设计过程中起到验证和优化电路性能的作用。 这份文档是一份实用的运算放大器设计教程，特别针对 PX4飞控系统中的正电源第一级等效电路，涵盖了理论分析和实践设计的各个方面，为设计者提供了一套完整的参考框架。