在电源管理的领域中，BUCK 电路作为一种常见的降压型 DC-DC 转换器，其反馈分压设计的合理性对整个电路的性能起着关键作用。
今天，我们就来深入探讨反馈电阻的奥秘，特别是那个常常让人产生疑问的低边反馈电阻R4。
1 / Op-Amp环路中的R4 /
- 传递函数分析
图1，I型Op-Amp补偿器
图1所示，对于I型Op-Amp补偿器，通过电容器C1的阻抗除以电阻器R1的阻抗，得到其传递函数：
公式(1)是基于传统运算放大器（Op - Amp）的反馈环路的传递函数，有一个有趣的现象：传递函数只有R1而没有R4，从交流小信号分析的角度来看，低边反馈电阻 R4 似乎 “消失” 了，不参与环路分析。这是为什么呢？
这是因为，在负反馈系统中，由于运放的虚短和虚断特性，其反相输入端和同相输入端电位近似相等。对于反馈分压网络来说，低边反馈电阻 R4 所在支路，交流信号几乎不产生分压效果。所以，在分析交流小信号时，可以忽略R4对交流特性的影响。
- 设计策略启示
基于此特性，在采用 Op - Amp 设计环路时，可优先考虑 “固定高边反馈电阻，调整低边反馈电阻” 的策略。这样既能满足输出电压需求，又不会影响环路特性。
2 / OTA环路中的R4 /
- 传递函数差异
然而，当我们把目光转向跨导运算放大器（OTA）构成的环路时，情况就截然不同了。
OTA 是一种开环放大器，没有像 Op - Amp 那样的局部反馈，也就不存在虚短和虚断的特性。
图2所示，I型OTA补偿器的传递函数中，低边反馈电阻R4和高边反馈电阻R1都在传递函数中，说明二者都参与了环路补偿。
图2，I型OTA补偿器
在推导 OTA 型补偿器（如 II 型、III 型）的传递函数时，R4 的身影随处可见，它与其他元件相互作用，影响着极点和零点的位置，进而决定了整个补偿器的频率响应和相位特性。比如，图5所示的II型OTA及其传递函数公式(12)。
图3，II型OTA补偿器
- 设计注意事项
使用 OTA 设计时，必须谨慎对待 R4 的取值。其阻值的微小变化可能会改变整个补偿器的性能，影响电源在不同负载和输入条件下的稳定性，因为它深度参与了交流小信号分析，同时影响直流输出。
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3 / 实际设计考量 /
在 BUCK 电路反馈分压设计中，R4 是否参与环路分析，取决于我们所选用的放大器类型。
如果采用 Op - Amp 设计环路，由于 R4 对交流小信号分析无影响，可以优先考虑“固定高边反馈电阻，调整低边反馈电阻”的策略，这样既能满足输出电压的需求，又不会影响环路特性，保证了环路稳定性。
而当使用 OTA 设计时，就必须谨慎对待 R4 的取值。因为它不仅影响直流输出，更深度参与交流小信号分析，其阻值的微小变化可能会连锁反应，改变整个补偿器的性能，影响电源在不同负载和输入条件下的稳定性。
4 / 解惑个小问题 /
针对一款BUCK芯片，如何判断其内部使用的是Op-Amp运放还是OTA运放呢？
看“Electrical Characteristics / ERROR AMPLIFIER”中是否有跨导参数gM，不带的通常是Op-Amp，带的通常是OTA。
图4 OTA运放，来自TPS54561规格书
当然，有些使用其他控制策略的电源芯片，在规格书里可能找不到ERROR AMPLIFIER，具体问题具体分析吧。
希望今天的分享能帮助大家解开关于 BUCK 电路反馈分压设计中 R4 的疑惑，在今后的电源设计工作中更加得心应手。
参考资料：slva662 Demystifying Type II and Type III Compensators Using Op-Amp and OTA for DC/DC Converters