曾经看到一篇文章说，LM317内置的误差放大器，其性能大致相当于uA741的水平，于是有了超级稳压器，文章由Jung Walt发表在杂志上。文章主要讨论了稳压器的噪声性能以及元器件选择等问题。我在2012年也手焊了一台，其时手边并没有专业测试仪器，电路能正常工作我已经很高兴了。

现在回想起来，这个电路似乎还有一个问题没有解决，它在容性负载下能稳定工作吗？对输出端接的电容的容值，ESR有要求吗？我们知道，一般的高速运放对输出端所接负载电容大小是有要求的，如果容值过大，一般会推荐在反馈点之后串联一个小电阻来做隔离。但是这些措施对于基于运放的稳压器来说是不适用的。

基于运放的线性电源稳定性可以首先分为两部分分别研究，其一是运放自身的频率特性：在感兴趣的频率范围内，运放可以看做一个双极点系统。以OPA627为例，第一极点频率在10Hz附近，而第二级点在50MHz附近。在更高的频率范围内，运放的增益已经降到0dB以下。其二是功率管，一般做共集电极连接，共集电极电路在输出端为纯阻负载的时候有着非常高的带宽；在容性负载的时候（暂不考虑输出电容ESR）近似为一零一极系统，零点频率约在特征频率点处，极点频率约等于Gm/CL—Gm 为管子跨导增益，CL为负载电容 —参考<电子线路-线性部分-第二版>。故而，原来单位增益稳定的运放可能会出现不稳定的情况，因为新引入的极点频率一般来说会低于运放原第二级点，导致相位裕度不够。

如何解决环路不稳定问题呢，主要是依靠输出电容自身的ESR，它会引入一额外的零点。在使用铝电解电容作为输出主滤波电容的时候，零极点频率比较接近，电容ESR引入的零点会抵消极点的影响。

记输出电容的ESR值为\(r_{ESR}\)，电容引入的零点频率约为

\(\omega_z=\frac{1}{r_{ESR} C_L}\)

假设电路输出电流为110mA，可以求得此时1/Gm约为0.23欧姆，与钽电容或者铝电解电容的ESR值较为接近。电容ESR引入的零点可以较好的和射级跟随器的极点相互抵消。

Microcap的仿真结果可以印证上面的论述。

 

 

在输出电容ESR比较低的时候，输出幅频特性曲线出现尖峰，相频特性在此频率点处出现剧烈变化。电路实测也验证了这种结果，当输出接有1uF MLCC电容时，电路出现轻微振荡，频率在500KHz附近。

调整输出电容的ESR和容值，可以发现，在ESR比较小的时候，输入到输出的相位会在约+/-180度之间剧烈跳动，并且输出电压出现尖峰。我们知道，环路零极点如果导致输出相位出现+/-180度的变动时，均可满足电路振荡条件。

将输出电容的ESR增加到100m欧姆，可以看到输出幅频，相频特性变得缓和。