Техническая Спецификация для Analog Devices AD5560 Evaluation Board EVAL-AD5560EBUZ EVAL-AD5560EBUZ

Модели
EVAL-AD5560EBUZ
Скачать
Страница из 68
Data Sheet 
AD5560 
 
Rev. D | Page 37 of 68 
POLES AND ZEROS IN A TYPICAL SYSTEM 
Typical closed loop systems have one dominant pole in the 
feedback path, providing −20 dB/decade gain roll off and 90°  
of phase shift so that the gain decreases to 0 dB where there  
is a conservative 90° of phase margin.  
The AD5560 has compensation options to help cope with the 
various load conditions that a DPS is presented with.  
MINIMIZING THE NUMBER OF EXTERNAL 
COMPENSATION COMPONENTS 
Note that, depending on the range of load conditions, not all 
external capacitors are required.  
C
Fx
 Pins 
There are five external C
Fx
 pins. All five pins are used  
in the autocompensation mode to choose a suitable capacitor, 
depending on the load being driven. To reduce component 
count, it is possible to connect just one capacitor, for instance, 
C
F2
 to the C
F2
, C
F1
, and C
F0
 pins. Therefore, when any of the 
smallest three external capacitors are selected, the same physical 
capacitor is used because it is connected to all three pins. A 
disadvantage here is that the larger C
F2
 capacitor should be 
bigger than optimal and may increase settling time of the  
whole circuit (particularly the measure current). 
C
Cx
 Pins 
To make the AD5560 stable with any unknown capacitor  
from 0 pF to 160 μF, all four C
Cx
 capacitors are required. 
However, if the range of load is from 0 pF to 20 µF, then  
C
C3
 can be omitted. Similarly, if the load range is from 0 pF to 
2.2 µF, then C
C2
 and C
C3
 can be omitted. Only C
C0
 is required  
in autocompensation mode. 
Note that safe mode, which makes the device stable in any  
load from 0 pF to 160 μF, simply switches in all of the four  
C
Cx
 capacitors. Stability into 160 μF is assured only if all four 
capacitors are present; otherwise, the maximum capacitor for 
stability is reduced to 20 μF, 2.2 μF, or 220 nF, depending on 
how many capacitors are missing.  
EXTRA POLES AND ZEROS IN THE AD5560 
The Effect of C
Cx
 
C
C0
 is switched on at all times. C
C3
, C
C2
, and C
C1
 can be con-
nected in addition to C
C0
 to slow down the force amplifier loop. 
In the ±500 mA range looking into a small load capacitor, with 
only C
C0
 connected, the ac gain vs. phase response results in 
~90° of phase margin and a unity gain bandwidth (UGB) of 
~400 kHz.  
The Effect of C
Fx
 
The output of the AD5560 passes through a sense resistor to  
the DUT. Coupled with the load capacitor, this sense resistor 
can act as a low-pass filter that adds phase shift and decreases 
phase margin (particularly in the low current ranges where the 
sense resistors are large).  
Placing a capacitor in parallel with this sense resistor provides 
an ac feedforward path to the DUT. Therefore, at high frequen-
cies, the DUT is driven through the C
Fx
 capacitor rather than 
through the sense resistor. 
Note that each C
Fx
 output has an output impedance of about 
3 Ω. This is very small compared to the sense resistors of the  
low current ranges but not so for the highest current ranges. 
Therefore, the C
Fx
 capacitors are most effective in the low current 
ranges but are of lesser benefit in higher current ranges. 
As shown in the force amplifier diagram (see Figure 57), there 
is a pole at 1/( R
SENSE
 × [C
Fx
 + C
R
]) and a zero at 1/[ R
SENSE
 × C
Fx
]. 
Therefore, the output impedance of each C
Fx
 output, at around 
1 Ω, limits the improvement available by using the C
Fx
 capaci-
tors. For a large load capacitance, there is still a pole at −1/[1 Ω 
× C
R
] above which the phase improvement is lost. If there is 
also a cable resistance to the DUT, or if C
Fx
 has significant ESR, 
this should be added to the 1 Ω to calculate the pole frequency.  
If C
Fx
 is chosen to be bigger than the load capacitance, it can 
dominate the settling time and slow down the settling of the 
whole circuit. Also, it directly affects the time taken to measure 
a current (R
SENSE
 × C
Fx
).  
The Effect of R
Z
 
When the load capacitance is known, R
Z
 can be used to optim-
ize the response of the AD5560. Because the C
Fx
 buffers have 
some output impedance of about 1 Ω, there is likely to be some 
additional resistance to the DUT. There can still be an output 
pole associated with this resistance and the load capacitance, 
C
R
, 1/[R
0
 × C
R
] (where R
0
 = the series/parallel combination of 
the sense resistor, the C
Fx
 output impedance, the C
Fx
 capacitor 
ESR, and the cable to DUT). This is particularly significant for 
larger load capacitances in any current range. By programming 
a zero into the loop response by setting R
Z
 (in series with C
C0
), 
it is possible to cancel this pole. Above the frequency 1/[C
C0
 × 
R
Z
], the series resistance and capacitance begin to look resistive 
rather than capacitive, and the 90° phase shift and 20 dB/decade 
contributed by C
C0
 no longer apply. Note that, to cancel the 
load pole with the R
Z
 zero, the load pole must be known to 
exist. Adding a zero to cancel a pole that does not exist causes 
an oscillation (perhaps the expected load capacitor is not 
present). Also, it is recommended to avoid creating a zero 
frequency lower than the pole frequency; instead, allow the zero 
frequency to be 2× or 3× higher than the calculated pole 
frequency.  
The Effect of R
P
 
R
P
 can be used to ensure circuit stability when a poor load 
capacitor with significant ESR is present. Above the frequency, 
1/[C
R
 × R
C
], the DUT begins to look resistive. The ESR of the 
DUT capacitor, R
C
, contributes a zero at this frequency. The 
load capacitor, C
R
, is counted on to stabilize the system when 
the user has cancelled the load pole with the R
Z
 zero. Just as the 
absence of C
R
 under these circumstances can cause oscillations, 
the presence of ESR R
C
 while nonzero R
Z
 is used can cause