頻率補償（frequency compensation）

想像你在盪鞦韆上推一個孩子。如果你每一下都踩著鞦韆自身的節奏，那麼一次次輕推就會累積成巨大的擺幅。回授放大器面臨的正是同樣的危險：迴路把輸出繞回輸入，而在某個頻率上，訊號到達時恰好被延遲了整整半個週期（180 度）。如果在那個頻率上迴路的增益仍然大於 1，這些延遲了的「修正」就不再相互抵消，反而彼此疊加，於是放大器不再穩穩落定，而是振鈴甚至自激振盪。頻率補償，就是有意去重新塑造迴路「增益隨頻率變化」的那條曲線，讓增益在那個危險的相位點到來之前，就已經安全地跌到 1 以下。

常用的招數是讓某一個極點佔主導：你在某個高阻抗節點上有意添加（或加大）一個電容，使迴路增益早早就開始下滑——從某一個較低的頻率起步，並且盡可能長地以平緩的每十倍頻 20 dB 的斜率往下掉。因為這第一個極點早早就貢獻了它那 90 度的相位落後，而其餘極點還遠在天邊，相位便有了喘息的餘地，增益得以在總落後達到 180 度之前就穿過 1（即過單位增益）。剩下的那段安全裕量就是相位裕度（phase margin），通常你會爭取至少 45 到 60 度，好讓響應乾淨俐落地落定，而不是振鈴。在兩級 op-amp 裡，最優雅的一手是米勒補償：在高增益的第二級兩端跨接一個小電容，從輸入端看過去，它就像一個大得多的電容（被那一級的增益放大了），於是把兩個極點撐開——把主極點往下拉，把另一個極點往上推、推到不礙事的地方去。

代價說來也實在：你靠壓低主極點買來的每一分穩定，同時也壓低了增益頻寬積（GBW），讓放大器變慢，因為單位增益頻率大約等於 gm 除以補償電容。所以補償是一場討價還價，而不是一份免費的修補。補得太少，元件就振鈴或振盪；補得太多，它倒是穩如磐石，卻也遲鈍迂緩。好的類比設計，要在溫度、製程與負載的全部變化下，找出那個仍能保證足夠相位裕度的最小電容。