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问：我为何会想要驱动电容性负载?
答：通常这无关于选择。在多数情况下，负载电容并非来自于你刻意加入的电容器当中；通常它是一种多余的寄生物，就好像是一定长度同轴电缆当中的电容一样。然而，有一种情况则是当我们想要利用它来将位于运算放大器之输出上的dc电压退耦；举例来说，当运算放大器被用来反转参考电压以及驱动动态负载时。在这个情况下，你可能会想要将旁路电容直接放置在运算放大器的输出上。不论使用何种方法，电容性负载都会影响运算放大器的性能。
问：这些电容性负载会如何影响运算放大器的性能?
答：简而言之，他能够将你的放大器转变成振荡器。在此说明一下：运算放大器具有一个原生输出电阻Ro，与负载性电容相结合之后会在放大器的转换功能上形成一组额外的极点(pole)。正如同波德图所示，在每个极点上的振幅斜率会往负向移动20dB／decade。注意到每个极点是如何以最多-90°的相位偏移在增加。不管是从哪一张图里面，我们都可以看到不稳定状态的存在。注意看到对数图(图2)中的振幅响应，当开放性回路之增益与回授衰减的加总大于整体的时候，电路的不稳定状况就会发生。在相位响应的部分也会有类似的情形，当回路相位偏移超过了-180°时，假如此频率低于封闭性回路的频宽，在此频率下运算放大器会有振荡的倾向。电压回授运算放大器电路的封闭性回路频宽就相当于运算放大器的频宽乘积(GBP或是单一增益频率(unity-gam frequency)除以电路的封闭回路增益(ACL)见图1。
运算放大器电路的相位边际(phase margin)可以被当成是在封闭性回路频宽额外相位偏移的量。这足以造成电路不稳之状态(也就是：相位偏移+相位边际=-180°)。随着相位边际趋近于零，回路相位偏移则会趋近于-180°，同时运算放大器电路就会趋向于不稳定。通常相位边际的数值只要超过或低于45°就会造成像是频率响应上的峰值(peaking)，以及步阶响应(step response)的过调量(overshoot)或是振铃(ringing)。为了要维持稳定的相位边际，由电容性负载所产生出来的极点应该要较其电路之封闭性回路频宽至少高出10倍频才行。假如无法实现的话，那么就需要考虑不稳定状况的可能性。
问：那么我要如何处理电容性负载?
答：首先你应该要判断运算放大器是否能够安全的自行驱动该负载。有许多运算放大器的数据表中会列举一项“电容性负载驱动能力”。其它的放大器则会以“微弱信号的过调量vs，电容性负载”之典型数据形态提供。在检视这些图形的时候，你会发现到过调量会随着外加的负载电容而以指数方式上升。随着它越来越趋近于100％，运算放大器就会越来越趋向于不稳定。假如可能的话，尽量使其远离这个上限。另外也要注意到，这个图形是针对特定的增益所制作的。对于电压回授运算放大器而言，电容性负载驱动能力会随着增益而呈指数性上升。因此一组能够在单一增益下安全的驱动100pF电容的电压回授运算放大器，应该也能够在增益为10的状况下驱动1000pF的电容。
少数的运算放大器数据表会列举开放性回路的输出电阻(Ro)，借由此数据可以计算出增益的频率一如同上述所提到之增加的极点。假如新增极点的频率(fp)超出了电路频宽10倍频以上的话，那么电路就会变得较稳定。
假如运算放大器的数据表并没有列举电容性负载或是开放性回路输出电阻，而且也没有过调量vs电容性负载的图表，那么为了要确保其稳定性，你必须要假设任何的负载电容都必需要搭配某些类型的补偿技术。有许多方法可以用来稳定标准的运算放大器，以使其能够驱动电容性负载。以下列举数项：
噪声增益的运用：想要在低频率应用装置上维持稳定度，这是一个极有效的方法但却往往被设计工程师所忽略，借由提高电路的封闭回路增益(a／k／a“噪声增益”)，而且不用改变信号增益，因而降低当开放性回路之增益与回授衰减趋于单一时之乘积的频率。有些电路为了要达到此效果而在运算放大器的输入之间以RD连结，如同图3所示。这些电路的“噪声增益”可以利用特定的方程式计算出来。
由于稳定度是由噪声增益而非信号链所掌控，因此图3中的电路可以在不影响信号增益的状况下使稳定度提升。只要使“噪声频宽”(GBP／ANOISE)低于所产生之负载至少10倍频，就可以保证其稳定性。
这种维持稳定度的方法有个缺点，那就是额外的输出噪声以及偏移电压，这是由于提高了输入参考电压噪声以及输入偏移电压的振幅所造成的。额外的dc偏移可以借由将CD与RD串联来将其消除掉，但是额外的噪声则是这项技术中与生俱有的。这些有或是没有CD的电路，其有效噪声增益如图中所示。当有使用到CD时，其值应该要在合理范围内越大越好；而其最小值应该为10 ANOISE／(2PRDGBP)，以便维持“噪声极点”低于“噪声频宽”至少10倍频见图4。
回路外的补偿：想要针对电容性负载驱动使运算放大器稳定的另一种方法，就是在运算放大器的输出终端以及负载电容之间增加一个电阻RX，如图5所示。虽然该电阻很显然的位于回授回路的外部，但是它会与负载电容器协同运作，借此将零极导入回授网络的转换功能当中，进而降低在高频率下的回路相位偏移。
想要确保其稳定性，RX的值必须要能够使所增加的零极(亿)比运算放大器电路之封闭性回路频宽至少低10倍频。由于RX的加入，电路性能将不会发生如同第一种方法中的输出噪声增加之情况，但是借由负载所显现的输出阻抗则将会增加。这可以减少肇因于由Rx以及RL所形成电阻分配器的信号增益。假如RL已知而且又相当固定的话，增益损失的结果将会因为运算放大器电路的增益而被抵销掉。
这个方法在传输线的驱动上非常的有效。RL以及Rx的值必须要相当于缆线的特性阻抗(通常为50Ω或是75Ω)，以避免驻波的问题。因此Rx应该要事先决定好，至于接下来要做的就是将放大器的增益加倍，以便抵销来自于电阻分配器的信号损失。这么一来，问题就解决了。
回路中的补偿：假如RL是未知数或者是动态的话，那么增益级的有效输出电阻就必须要维持在较低的状态。在这种情况下，将RX连结至整体的回授回路当中会是相当有用的。如图7所示。采用这种设定方式时，dc与低频回授是来自于负载的本身，这将使得由输入送至负载的信号增益可以因为电压分配器RL以及RX而维持不受影响的状态。
在这组电路中新增加的电容器CF可用以将CL所提供之极点以及零极抵销。简而言之，来自于CF的零极会与来自于CL的极点相符合，而来自于CF的极点则会与来自于CL的零极相符合。因此，整体的转换功能以及相位响应就会有如完全没有电容存在的情况一样。为了要确保两组极点／零极 之组合能够相互抵销，上述的方程式必须要能够被正确的解出。同时也要注意其条件：假如负载电阻相对较大的话就很容易符合这些条件。
在RO未知的情况下，计算会比较困难。遇到这种情况时，设计的程序会变成一种猜谜游戏以及一种在原始模型建立上的恶梦。这里有个关于使用SPICE工具的警告：SPICE中运算放大器的模型并不能精确的建立开放性回路之输出电阻(RO)的模型；因此它们无法完全的取代以经验为依据之补偿性网络的设计。
同样很重要的是要注意CL必须是已知(而且是固定的)数值，那么这项技术才能够加以应用。在许多的应用领域中，放大器正在驱动的是规范之外的负载，而且CL可以很显着的从一个负载变换成下一个负载。最好是只有在CL是封闭性系统之一部分的情况下才使用上述的电路。
某个应用领域内包含有参考电压的缓冲或是反转、以及大型退耦电容的驱动。在此其中，CL是固定值，可以使极点／零极之组合正确的抵销掉。这种方法(与前两种方法做比较)所具有的低dc输出阻抗与低噪声是非常具有益处的。再者，对于可能会将参考电压(通常为若干)退耦的大量电容，想要借由其它的方法来加以补偿是很难以实现的。
以上的三种补偿技术都具有优点与缺点。目前你应该已经具有足够的认知，可以决定何者最适用于你的应用领域。这三种方法都是要在“标准”、单一增益稳定的电压回授运算放大器上所应用。继续的研究，以便找出在特殊用途之放大器上可以应用的技术。
问：我的运算放大器具有一组“补偿”接脚。我能够对运算放大器进行“过补偿”，以使其在驱动电容性负载时仍然能够维持稳定吗?
答：是的。这是所有针对负载电容做补偿之方法中最简单的一种。目前大多数的运算放大器都能够对单一增益稳定性进行内部补偿，因而不需要具有“过补偿”的选项。但是有许多的组件只有在很高的噪声增益下才能够维持其原有的稳定性。这些运算放大器具有一组可以连结外部电容器的接脚，用以降低其主极点(dominant pole)的频率。想要在较低的增益下仍然稳定的运作，所增加的电容必须要连结至这组接脚上，以便降低增益频宽的乘积。在有电容性负载必须被驱动时，进一步的增加(过补偿)电容可以提升稳定性，但是必须以频宽作为代价。问：截至目前为止，你仅只有讨论过电压回授运算放大器而已，对吧?电流回授(OF)运算放大器能够以类似的方式来处理电容性负载吗?我能够使用本文中所提到过的任何补偿技术吗?
答：电流回授架构中的某些特性，在驱动电容性负载时需要特别的注意，但是在电路的整体效果上是相同的。与运算放大器的输出电阻相连结的新增极点，除了会增加相位偏移以及减少相位边际之外，还会造成潜在性的峰值，振铃、或者甚至是振荡。然而，由于CF运算放大器并不能算是具有“增益频宽乘积”(频宽比较不会受到增益的影响)，因此稳定度无法仅只靠增加噪声增益就能够大幅的增加。这会使第一种方法变得不能使用。此外，电容器(CF)绝不可以放置在CF运算放大器的回授回路当中，这也会使得第三种方法失效。想要对电流回授运算放大器进行补偿以驱动电容性负载的最直接方法，就是在放大器的输出上增加一组回路外的串联电阻，正如第二种方法所述。
问：这里提供了很多有用的资料，但是我宁可不要去处理这些问题。此外，我的电路板也已经布线完成了，而且我不想要放弃这项生产运作。有任何运算放大器在驱动电容性负载时是本身就很稳定的吗?答：有的。ADI开发了许多运算放大器，它们能够驱动“无限制”的负载电容，同时又能够保持绝佳的相位边际。这些放大器都列在表格当中，表格还中有一些其它类型的放大器则是可以驱动电容性负载达到某特定值。关于“无限制”电容性负载驱动组件：不要期望在驱动10μF时能够得到与你仅只是驱动电阻性负载时所能获得的相同上升率(slewrate)。请阅读相关的数据表以便获得更详细的资料。
答：通常这无关于选择。在多数情况下，负载电容并非来自于你刻意加入的电容器当中；通常它是一种多余的寄生物，就好像是一定长度同轴电缆当中的电容一样。然而，有一种情况则是当我们想要利用它来将位于运算放大器之输出上的dc电压退耦；举例来说，当运算放大器被用来反转参考电压以及驱动动态负载时。在这个情况下，你可能会想要将旁路电容直接放置在运算放大器的输出上。不论使用何种方法，电容性负载都会影响运算放大器的性能。
问：这些电容性负载会如何影响运算放大器的性能?
答：简而言之，他能够将你的放大器转变成振荡器。在此说明一下：运算放大器具有一个原生输出电阻Ro，与负载性电容相结合之后会在放大器的转换功能上形成一组额外的极点(pole)。正如同波德图所示，在每个极点上的振幅斜率会往负向移动20dB／decade。注意到每个极点是如何以最多-90°的相位偏移在增加。不管是从哪一张图里面，我们都可以看到不稳定状态的存在。注意看到对数图(图2)中的振幅响应，当开放性回路之增益与回授衰减的加总大于整体的时候，电路的不稳定状况就会发生。在相位响应的部分也会有类似的情形，当回路相位偏移超过了-180°时，假如此频率低于封闭性回路的频宽，在此频率下运算放大器会有振荡的倾向。电压回授运算放大器电路的封闭性回路频宽就相当于运算放大器的频宽乘积(GBP或是单一增益频率(unity-gam frequency)除以电路的封闭回路增益(ACL)见图1。
运算放大器电路的相位边际(phase margin)可以被当成是在封闭性回路频宽额外相位偏移的量。这足以造成电路不稳之状态(也就是：相位偏移+相位边际=-180°)。随着相位边际趋近于零，回路相位偏移则会趋近于-180°，同时运算放大器电路就会趋向于不稳定。通常相位边际的数值只要超过或低于45°就会造成像是频率响应上的峰值(peaking)，以及步阶响应(step response)的过调量(overshoot)或是振铃(ringing)。为了要维持稳定的相位边际，由电容性负载所产生出来的极点应该要较其电路之封闭性回路频宽至少高出10倍频才行。假如无法实现的话，那么就需要考虑不稳定状况的可能性。
问：那么我要如何处理电容性负载?
答：首先你应该要判断运算放大器是否能够安全的自行驱动该负载。有许多运算放大器的数据表中会列举一项“电容性负载驱动能力”。其它的放大器则会以“微弱信号的过调量vs，电容性负载”之典型数据形态提供。在检视这些图形的时候，你会发现到过调量会随着外加的负载电容而以指数方式上升。随着它越来越趋近于100％，运算放大器就会越来越趋向于不稳定。假如可能的话，尽量使其远离这个上限。另外也要注意到，这个图形是针对特定的增益所制作的。对于电压回授运算放大器而言，电容性负载驱动能力会随着增益而呈指数性上升。因此一组能够在单一增益下安全的驱动100pF电容的电压回授运算放大器，应该也能够在增益为10的状况下驱动1000pF的电容。
少数的运算放大器数据表会列举开放性回路的输出电阻(Ro)，借由此数据可以计算出增益的频率一如同上述所提到之增加的极点。假如新增极点的频率(fp)超出了电路频宽10倍频以上的话，那么电路就会变得较稳定。
假如运算放大器的数据表并没有列举电容性负载或是开放性回路输出电阻，而且也没有过调量vs电容性负载的图表，那么为了要确保其稳定性，你必须要假设任何的负载电容都必需要搭配某些类型的补偿技术。有许多方法可以用来稳定标准的运算放大器，以使其能够驱动电容性负载。以下列举数项：
噪声增益的运用：想要在低频率应用装置上维持稳定度，这是一个极有效的方法但却往往被设计工程师所忽略，借由提高电路的封闭回路增益(a／k／a“噪声增益”)，而且不用改变信号增益，因而降低当开放性回路之增益与回授衰减趋于单一时之乘积的频率。有些电路为了要达到此效果而在运算放大器的输入之间以RD连结，如同图3所示。这些电路的“噪声增益”可以利用特定的方程式计算出来。
由于稳定度是由噪声增益而非信号链所掌控，因此图3中的电路可以在不影响信号增益的状况下使稳定度提升。只要使“噪声频宽”(GBP／ANOISE)低于所产生之负载至少10倍频，就可以保证其稳定性。
这种维持稳定度的方法有个缺点，那就是额外的输出噪声以及偏移电压，这是由于提高了输入参考电压噪声以及输入偏移电压的振幅所造成的。额外的dc偏移可以借由将CD与RD串联来将其消除掉，但是额外的噪声则是这项技术中与生俱有的。这些有或是没有CD的电路，其有效噪声增益如图中所示。当有使用到CD时，其值应该要在合理范围内越大越好；而其最小值应该为10 ANOISE／(2PRDGBP)，以便维持“噪声极点”低于“噪声频宽”至少10倍频见图4。
回路外的补偿：想要针对电容性负载驱动使运算放大器稳定的另一种方法，就是在运算放大器的输出终端以及负载电容之间增加一个电阻RX，如图5所示。虽然该电阻很显然的位于回授回路的外部，但是它会与负载电容器协同运作，借此将零极导入回授网络的转换功能当中，进而降低在高频率下的回路相位偏移。
想要确保其稳定性，RX的值必须要能够使所增加的零极(亿)比运算放大器电路之封闭性回路频宽至少低10倍频。由于RX的加入，电路性能将不会发生如同第一种方法中的输出噪声增加之情况，但是借由负载所显现的输出阻抗则将会增加。这可以减少肇因于由Rx以及RL所形成电阻分配器的信号增益。假如RL已知而且又相当固定的话，增益损失的结果将会因为运算放大器电路的增益而被抵销掉。
这个方法在传输线的驱动上非常的有效。RL以及Rx的值必须要相当于缆线的特性阻抗(通常为50Ω或是75Ω)，以避免驻波的问题。因此Rx应该要事先决定好，至于接下来要做的就是将放大器的增益加倍，以便抵销来自于电阻分配器的信号损失。这么一来，问题就解决了。
回路中的补偿：假如RL是未知数或者是动态的话，那么增益级的有效输出电阻就必须要维持在较低的状态。在这种情况下，将RX连结至整体的回授回路当中会是相当有用的。如图7所示。采用这种设定方式时，dc与低频回授是来自于负载的本身，这将使得由输入送至负载的信号增益可以因为电压分配器RL以及RX而维持不受影响的状态。
在这组电路中新增加的电容器CF可用以将CL所提供之极点以及零极抵销。简而言之，来自于CF的零极会与来自于CL的极点相符合，而来自于CF的极点则会与来自于CL的零极相符合。因此，整体的转换功能以及相位响应就会有如完全没有电容存在的情况一样。为了要确保两组极点／零极 之组合能够相互抵销，上述的方程式必须要能够被正确的解出。同时也要注意其条件：假如负载电阻相对较大的话就很容易符合这些条件。
在RO未知的情况下，计算会比较困难。遇到这种情况时，设计的程序会变成一种猜谜游戏以及一种在原始模型建立上的恶梦。这里有个关于使用SPICE工具的警告：SPICE中运算放大器的模型并不能精确的建立开放性回路之输出电阻(RO)的模型；因此它们无法完全的取代以经验为依据之补偿性网络的设计。
同样很重要的是要注意CL必须是已知(而且是固定的)数值，那么这项技术才能够加以应用。在许多的应用领域中，放大器正在驱动的是规范之外的负载，而且CL可以很显着的从一个负载变换成下一个负载。最好是只有在CL是封闭性系统之一部分的情况下才使用上述的电路。
某个应用领域内包含有参考电压的缓冲或是反转、以及大型退耦电容的驱动。在此其中，CL是固定值，可以使极点／零极之组合正确的抵销掉。这种方法(与前两种方法做比较)所具有的低dc输出阻抗与低噪声是非常具有益处的。再者，对于可能会将参考电压(通常为若干)退耦的大量电容，想要借由其它的方法来加以补偿是很难以实现的。
以上的三种补偿技术都具有优点与缺点。目前你应该已经具有足够的认知，可以决定何者最适用于你的应用领域。这三种方法都是要在“标准”、单一增益稳定的电压回授运算放大器上所应用。继续的研究，以便找出在特殊用途之放大器上可以应用的技术。
问：我的运算放大器具有一组“补偿”接脚。我能够对运算放大器进行“过补偿”，以使其在驱动电容性负载时仍然能够维持稳定吗?
答：是的。这是所有针对负载电容做补偿之方法中最简单的一种。目前大多数的运算放大器都能够对单一增益稳定性进行内部补偿，因而不需要具有“过补偿”的选项。但是有许多的组件只有在很高的噪声增益下才能够维持其原有的稳定性。这些运算放大器具有一组可以连结外部电容器的接脚，用以降低其主极点(dominant pole)的频率。想要在较低的增益下仍然稳定的运作，所增加的电容必须要连结至这组接脚上，以便降低增益频宽的乘积。在有电容性负载必须被驱动时，进一步的增加(过补偿)电容可以提升稳定性，但是必须以频宽作为代价。问：截至目前为止，你仅只有讨论过电压回授运算放大器而已，对吧?电流回授(OF)运算放大器能够以类似的方式来处理电容性负载吗?我能够使用本文中所提到过的任何补偿技术吗?
答：电流回授架构中的某些特性，在驱动电容性负载时需要特别的注意，但是在电路的整体效果上是相同的。与运算放大器的输出电阻相连结的新增极点，除了会增加相位偏移以及减少相位边际之外，还会造成潜在性的峰值，振铃、或者甚至是振荡。然而，由于CF运算放大器并不能算是具有“增益频宽乘积”(频宽比较不会受到增益的影响)，因此稳定度无法仅只靠增加噪声增益就能够大幅的增加。这会使第一种方法变得不能使用。此外，电容器(CF)绝不可以放置在CF运算放大器的回授回路当中，这也会使得第三种方法失效。想要对电流回授运算放大器进行补偿以驱动电容性负载的最直接方法，就是在放大器的输出上增加一组回路外的串联电阻，正如第二种方法所述。
问：这里提供了很多有用的资料，但是我宁可不要去处理这些问题。此外，我的电路板也已经布线完成了，而且我不想要放弃这项生产运作。有任何运算放大器在驱动电容性负载时是本身就很稳定的吗?答：有的。ADI开发了许多运算放大器，它们能够驱动“无限制”的负载电容，同时又能够保持绝佳的相位边际。这些放大器都列在表格当中，表格还中有一些其它类型的放大器则是可以驱动电容性负载达到某特定值。关于“无限制”电容性负载驱动组件：不要期望在驱动10μF时能够得到与你仅只是驱动电阻性负载时所能获得的相同上升率(slewrate)。请阅读相关的数据表以便获得更详细的资料。