LDO（一）FVF型LDO

今天记记FVF型LDO，负反馈的基础内容，LDO的经典内容。

（1）是早先讨论的威尔逊电流镜，当时我们说从M4的漏到栅的一个小负反馈回路使得输出电阻被增大，于是抗输出负载阻值的影响，并且增加M3使得M1和M2的VDS可以一致，解决了copy电流精度的问题。当时我们接着就看了cascode电流镜，提到了低压形式，换汤不换药，在（2）里也是用到从X到Y再回到X这样的一个负反馈，在这里我们当时很在意的就是VB的偏置电压，我们去想办法偏置VB能使得X点是一个VOD，这有点（3）的影子，M2管子的栅偏置决定M1管子的VDS电压，即输出电压。
在（3）中，X的变化传递到Y点，通过M1的小信号电流又负反馈到X节点，这是一个典型的电压电流负反馈VCF，这里体现出VCF作为负反馈的第二个作用：减小输出电阻，减小输出电阻（负反馈1：增大增益精度，2：终端阻抗变化，3：-3db带宽扩大，4：抵制非线性）
首先，LOOP GAIN = gm1ro3，Y点断环，经过M1的小信号电流在M3小信号电阻上转电压，于是开环的输出电阻1/gm2被减小到1/gm2gm1ro3，这很帅，因为输出电阻这么小完全就长得是个良好buffer的样子，天生具有很好的电流驱动能力。其次，稳定性问题，主极点在功率管M1栅极，wp1=1/ro3Cgg，次极点在输出点，WP2=gm2/CL，这可以稳定的，稳定性角度可行。最后，不好的点有，环路增益太低了，就一级的水平，导致负载调整率很差，俗称的精度不够问题，而且电压裕度有问题，假设要实现低压差，电源1.2V，输出1V，Y点电压大概为1.2-vgs1，假设为0.5V，看起来完全可以饱和，可是VREF电压呢，VREF电压一定很低，这是对基准的一个要求。另外，VREF高了也不行，低了也不行，因为M2和M3容易进入线性区。
（这里从区分一下共栅极输入阻抗和二极管连接输出阻抗，为什么区别呢，本身是一个很熟悉的知识点但是对它的推导很久没做了只记下了结果，所以偶尔分析起来还是犹豫做不做串联的估算呢，尤其是当电路复杂度上来之后心急越是会这样脑子不清楚。共栅会被mos管作屏蔽，因此输入电阻基本上就是1/gm级别，当负载电阻RL大的时候这个值只是会稍微变大一些，负载是ro级的话看公式就是2/gm；二极管连接的话，没有对负载的屏蔽作用，所以电阻可以简单估计为1/gm和RL的串联）如下推导：

上面我们讲了（3）也就是FVF结构，它本身可以作为一个不错的输出级，当然也有一些问题，可以理解为一个带着VCF反馈的SF。这里还有一个类似的电路就是SSF超级SF，The Super Source Follower，Gray的书中有讲到：

有时候这里的反馈管M2会做成bjt以降低输出阻抗的同时不引入在M2栅端的低频极点，从而才能是一个更优质的buffer，事实上一开始这个电路这里就是Q2而不是M2。另一方面，SSF的稳定性其实有个隐藏问题，轻载稳定性不行的，这个问题在SSF上也有所体现（因此之前做FVF时甚至做一个假负载R挂在输出以避免轻载PM不足的问题）
另一件事是SSF和FVF的大信号SR问题：
先看上面的classic FVF图，假设VREF突然向上跳变，考察输出节点的跟随速度，即正压摆问题，M2管子被关死，Vout节点需要电流充电使其电压跟随上升，那么这里的充电电流为M1管即MP管，FVF结构的好处就在于MP管子的栅端电压是浮动点，因此当正压摆的时候，MP管的栅电压可以降低以快速提供大电流向Vout节点充电，所以SR+比较大；假设VREF突然向下跳变，考察输出节点的跟随速度，即负压摆问题，M2管子被大开，Vout节点需要泄放电流使其电压跟随下降，可是即使M2管开得再小，泄电电流永远只有IDS3即IB那么大，因此SR-比较小。同样反过来从OUT节点去考虑SR的问题，在轻载向重载切换时，负载突然需要一股大电流而MP难以快速提供，此时Cout向负载释放电荷补偿这部分电流，于是Vout向下跳变，M2被关，那么其实就跟正压摆问题一样了，同理重载向轻载切换时，类比与负压摆，摆率比较固定，比较小（所以可以猜测作LDO时maybe过冲难以控制？）
然后是SSF电路，它跟FVF的情况相反。

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突然的一阵子找工作紧急时刻忙忙碌碌的，这个草稿竟然在工位电脑放了两个多周了，今天赶紧发出去一部分先。
下次写写为什么会有FVF这个电路，捋捋思路，再通过分析优劣势来给出几种例子。