一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器，包括動(dòng)態(tài)偏置電壓生成電路、負(fù)載電流控制開關(guān)、穩(wěn)壓電容、瀉放電路和輸出電路；輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路在輕載時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)，輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路提供逐漸遞減的負(fù)載電流，大幅減小低壓差線性穩(wěn)壓器的建立時(shí)間，從而克服了現(xiàn)有的低壓差線性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)建立時(shí)間過長的問題；其次，本發(fā)明不需要過多額外的輔助電路，結(jié)構(gòu)簡單，可以增強(qiáng)低壓差線性穩(wěn)壓器輕載的瞬態(tài)響應(yīng)性能，能夠適用于超低功耗醫(yī)療電子應(yīng)用。
【專利說明】一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電源管理【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集 成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器。

【背景技術(shù)】
[0002] 低壓差線性穩(wěn)壓器作為電源管理系統(tǒng)的重要組成部分，由于外圍器件少、輸出噪 聲低、瞬態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在各類醫(yī)療電子設(shè)備中有著扮演著重要角色。目前，片上集成低 壓差線性穩(wěn)壓器輸出電容范圍僅為0?IOOpF,可以完全集成在系統(tǒng)內(nèi)部，消除外部的片外 電容，節(jié)省PCB引腳的面積，加快制造過程，降低系統(tǒng)成本，因此廣泛被應(yīng)用。
[0003] 然而，在超低功耗醫(yī)療電子設(shè)備中，比如能量收集系統(tǒng)的穩(wěn)壓器和被動(dòng)式RF ID標(biāo) 簽中，能源是一種相當(dāng)稀缺的資源，因此片上集成低壓差線性穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流和最低負(fù) 載電流都必須被最小化。為了保證穩(wěn)定，片上集成低壓差線性穩(wěn)壓器最小負(fù)載電流通常為 50 y A 至 Ij ImA,如文獻(xiàn) "An output-capacitor less low-dropout regulator with direct voltage-spike detection"（IEEE J.Solid-State Circuits, 2010,45(2):458 - 466) 和 "A 6-uW chip-area-efficient output-capacitorless LDO in 90_nm CMOS technology"（IEEE J. Solid-State Circuits, 2010, 45 (9) : 755 - 759)，而在超低功耗醫(yī)療 電子設(shè)備中，最低負(fù)載電流必須小于〇. 5 ii A。
[0004] 在文獻(xiàn)"A High Slew-Rate Push-Pull Output Amplifier for Low-QuiescentCurrentLow-Dropout Regulators With Transient-Response Improvement，'（IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp. Briefs, vol. 54, no. 9,755-759, Sep. 2007)中，提出了一種低壓差線性穩(wěn)壓器，這種穩(wěn)壓器由兩個(gè)差分共柵跨導(dǎo)放大器、電 流求和電路和電壓緩沖器組成。兩個(gè)跨導(dǎo)放大器單元由一對(duì)匹配的晶體管構(gòu)成一個(gè)電流 鏡，然后連接成交叉耦合式而形成一個(gè)推挽輸出級(jí)，從而在瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)增大功率調(diào)整管柵 極的注入電流和抽取電流，最大輸出電流不再像傳統(tǒng)具有尾電流源的放大器受恒定尾電流 源的限制。盡管這種穩(wěn)壓器一定程度上改善了功率調(diào)整管電壓擺率受限的問題，但是其跨 導(dǎo)和單位增益帶寬無法在低偏置電流下響應(yīng)快速的負(fù)載瞬態(tài)切換。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電 路的低壓差線性穩(wěn)壓器，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器在輕負(fù)載時(shí)，輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路不消耗靜態(tài) 電流，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)，輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路提供一個(gè)逐漸遞減負(fù) 載電流使輸出電壓快速恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)值。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路，其特征在于，包括：
[0007] 一動(dòng)態(tài)偏置電壓生成電路，包括PMOS管MPl和NMOS管MNl ;PM0S管MPl的柵極電 壓為低壓差線性穩(wěn)壓器調(diào)整管MP的柵極電壓VGP，源極分別連接到輸入電源VDD，PMOS管 MPl漏極與NMOS管MNl的漏極、柵極相連接，NMOS管MNl的源極相連接地，動(dòng)態(tài)偏置電壓生 成電路生成NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA，S卩NMOS管MNl的柵極電壓；
[0008] 一負(fù)載電流控制開關(guān)，包括PMOS管MP2、PMOS管MP3和NMOS管MN2 ;PM0S管MP2 的源極相連接入到輸入電源VDD，PMOS管MP2的柵極連接PMOS管恒定偏置電壓VBP，PMOS 管MP2的漏極與PMOS管MP3的柵極和NMOS管MN2的漏極相連接；PMOS管MP3的源極接入 到自適應(yīng)偏置電壓VBNA，漏極連接穩(wěn)壓電容Cl的一端；NMOS管MN2的柵極連接自適應(yīng)偏置 電壓VBNA，源極接地，輕載時(shí)，VC電壓為電源電壓，PMOS管MP3關(guān)斷；重載時(shí)，VC電壓為地 電壓，PMOS管MP3開啟；
[0009] 一穩(wěn)壓電容Cl，穩(wěn)壓電容Cl 一端連接PMOS管MP3的漏極，另外一端接地，用于設(shè) 置輸出電路的電流下降速度；
[0010] 一瀉放電路，包括NMOS管MN3 ;NM0S管MN3的源極接地，柵極連接NMOS管的第一 恒定偏置電壓VBN1，漏極連接PMOS管MP3的漏極；瀉放電路保證輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路在輕載 工作時(shí)的輸出電流為〇,并配合穩(wěn)壓電容Cl設(shè)置輸出電路的電流下降速度；
[0011] 一輸出電路，包括NMOS管MM ;NM0S管MM的源極接地，柵極連接PMOS管MP3的 漏極，漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓VOUT ;輸出電路在低壓差線性穩(wěn)壓器從重載 切換到輕載時(shí)提供逐漸遞減的負(fù)載電流。
[0012] 進(jìn)一步的，集成上述輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器，包括：運(yùn)算放大器、 調(diào)整管、補(bǔ)償電容CC、恒定偏置電壓生成電路、分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載電阻&和負(fù)載電容Q ;
[0013] 恒定偏置電壓生成電路生成PMOS管的恒定偏置電壓VBP、NM0S管的第一恒定偏置 電壓VBNl和NMOS管的第二恒定偏置電壓VBN2 ;運(yùn)算放大器的反向輸入端連接外部基準(zhǔn)電 壓VREF，同相輸入端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，輸出端連接調(diào)整管MP的柵極； 分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出V0UT，輸出端連接低壓差線性穩(wěn)壓器反 饋電壓VFB ;調(diào)整管MP的源極接輸入電源VDD，調(diào)整管MP的漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出VOUT ;補(bǔ)償電容CC 一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出V0UT，另一端連接到運(yùn)算放大 器的NMOS管麗13的源極；負(fù)載電阻&和負(fù)載電容Q的一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸 出V0UT，另一端連接地，最后再將輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出VOUT。
[0014] 其中，所述的運(yùn)算放大器是一個(gè)單級(jí)運(yùn)算放大器，包括：PM0S管MP4、PMOS管MP5、 PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN5、NMOS 管 MN6、NMOS 管 MN7、NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MN10、NMOS 管 MNl I、NMOS 管 MN12、NMOS 管 MN13 ;
[0015] NMOS管麗5的源極接地，柵極連接NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，為運(yùn)算放大 器提供偏置電流；NMOS管MN6的柵極連接外部基準(zhǔn)電壓VREF，NMOS管MN7的柵極連接低壓 差線性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，NMOS管MN6的源極、NMOS管MN7的源極與NMOS管MN5的漏 極相連接，NMOS管MN6和NMOS管MN7共同作為運(yùn)算放大器的差分對(duì)管；
[0016] PMOS 管 MP4、PMOS 管 MP5、PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MN10、NMOS 管 MN11、NMOS 管 MN12、NMOS 管 MN13 組成折 疊共源共柵級(jí)，其中，NMOS管MN8、NMOS管MN9的源極NMOS管MN10、NMOS管MNll、NMOS管 MN12、NMOS 管 MN13 的源極分別接地，PMOS 管 MP4、PMOS 管 MP5、PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、 PMOS管MP8、PMOS管MP9的源極接到電源電壓VDD ;NM0S管MN6的漏極、PMOS管MP4的柵 極、PMOS管MP6的柵極、漏極均相連接；NMOS管MN7的漏極、PMOS管MP5的柵極、PMOS管MP7 的柵極、漏極均相連接；NMOS管MN8的漏極、NMOS管MN12的源極、PMOS管MP4的漏極均相 連接；NMOS管MN9的漏極、NMOS管MN13的源極、PMOS管MP5的漏極、補(bǔ)償電容CC的一端均 相連接；NMOS管MN8、NMOS管MN9的柵極均連接到NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，補(bǔ)償 電容CC的另外一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓VOUT ;NM0S管麗12和NMOS管麗13 的柵極均連接NMOS管的第二恒定偏置電壓VBN2 ;NM0S管MN12的漏極、PMOS管MP8的漏極、 柵極與PMOS管MP9的柵極均相連接；PMOS管MP19的漏極、調(diào)整管MP的柵極和NMOS管MN3 的漏極均相連接，NMOS管麗10和麗11的柵極均連接到NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA ;NM0S 管MNlO的漏極連接NMOS管MN8的漏極，NMOS管MNll的漏極連接NMOS管MN9的漏極。
[0017] 所述的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)包括：第一分壓電阻RFBl和第二分壓電阻RFB2 ;第一分壓電 阻RFBl的一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器輸出V0UT，另外一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反 饋電壓VFB ;第二分壓電阻RFB2的一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反饋電壓VFB，另一端連接 到地。
[0018] 所述的恒定偏置電壓生成電路包括：PM0S管MP10、PMOS管MPll和NMOS管MN14、 NMOS 管 MNl5 ;
[0019] PMOS管MPKKPM0S管MPll的源極接到電源電壓VDD，PMOS管MPlO的柵極連接到 外部恒定偏置電流源IB，外部恒定偏置電流源IB為PMOS管MPlO的柵極提供恒定偏置電 壓VBP，PMOS管MPlO的柵極、PMOS管MPlO的漏極和PMOS管MPll的柵極均相連接；PMOS管 MPll的漏極連接到NMOS管麗14的漏極和柵極，麗14的柵極電壓為NMOS管的第二恒定偏 置電壓VBN2 ;NM0S管麗14的源極連接到NMOS管麗15的漏極和柵極，麗15的柵極電壓為 NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，NMOS管麗15的源極接地。
[0020] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0021] 本發(fā)明一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器，包括動(dòng)態(tài)偏置 電壓生成電路、負(fù)載電流控制開關(guān)、穩(wěn)壓電容、瀉放電路和輸出電路；輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路在 輕載時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)，輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電 路提供逐漸遞減的負(fù)載電流，大幅減小低壓差線性穩(wěn)壓器的建立時(shí)間，從而克服了現(xiàn)有的 低壓差線性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)建立時(shí)間過長的問題；其次，本發(fā)明不需要過多額 外的輔助電路，結(jié)構(gòu)簡單，可以增強(qiáng)低壓差線性穩(wěn)壓器輕載的瞬態(tài)響應(yīng)性能，能夠適用于超 低功耗醫(yī)療電子應(yīng)用。
[0022] 同時(shí)，本發(fā)明一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器還具有以 下有益效果：
[0023] (1)、本發(fā)明的輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路在輕載時(shí)不消耗任何靜態(tài)電流，不需要過多額外 的輔助電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)；
[0024] (2)、低壓差線性穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)，集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器建 立時(shí)間短，最低負(fù)載電流低，靜態(tài)電流低，適合于超低功耗醫(yī)療電子應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1是本發(fā)明一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的一種實(shí)施電路圖；
[0026] 圖2是集成輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器的一種實(shí)施電路圖；
[0027] 圖3是集成輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器的一種結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖4是輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器在不同頻率響應(yīng)下 的驗(yàn)證結(jié)果圖；
[0029] 圖5是輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路及集成該電路的低壓差線性穩(wěn)壓器在外電容為IOOpF 時(shí)，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)驗(yàn)證結(jié)果圖；
[0030] 圖6是集成或不集成該輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng) 結(jié)果比較圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0032] 實(shí)施例
[0033] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路，包括：一動(dòng)態(tài)偏置電 壓生成電路1、一負(fù)載電流控制開關(guān)2、一穩(wěn)壓電容3、一瀉放電路4和一輸出電路5 ;
[0034] 動(dòng)態(tài)偏置電壓生成電路1，包括PMOS管MPl和NMOS管MNl ;PM0S管MPl的柵極電 壓為低壓差線性穩(wěn)壓器調(diào)整管MP的柵極電壓VGP，源極分別連接到輸入電源VDD，PMOS管 MPl漏極與NMOS管MNl的漏極、柵極相連接，NMOS管MNl的源極相連接地，動(dòng)態(tài)偏置電壓生 成電路1生成NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA，S卩NMOS管麗1的柵極電壓；
[0035] 負(fù)載電流控制開關(guān)2,包括PMOS管MP2、PMOS管MP3和NMOS管MN2 ;PM0S管MP2 的源極相連接入到輸入電源VDD，PMOS管MP2的柵極連接PMOS管恒定偏置電壓VBP，PMOS 管MP2的漏極與PMOS管MP3的柵極和NMOS管MN2的漏極相連接；PMOS管MP3的源極接入 到自適應(yīng)偏置電壓VBNA，漏極連接穩(wěn)壓電容Cl的一端；NMOS管麗2的柵極連接自適應(yīng)偏置 電壓VBNA，NMOS管麗2的源極接地；穩(wěn)壓電容3C1的一端連接PMOS管MP3的漏極，另外一 端接地，用于設(shè)置輸出電路的電流下降速度；
[0036] PMOS管MP2可以等效為一個(gè)恒定電流源，PMOS管MP2和NMOS管麗2形成一個(gè)電 流比較器，輕載時(shí)通過NMOS管麗2的電流很低，PMOS管被迫進(jìn)入深線性區(qū)以維持電流平衡， VC電壓為電源電壓VDD，PMOS管MP3關(guān)斷；VC電壓為地電壓，PMOS管MP3開啟，并進(jìn)入深線 性區(qū)，穩(wěn)壓電容3C1被充電，穩(wěn)壓電容3C1上端電壓和NMOS管MM的柵極電壓等于NMOS管 麗1的柵極電壓；
[0037] 瀉放電路4,包括NMOS管MN3 ;NM0S管MN3的源極接地，柵極連接NMOS管的第一恒 定偏置電壓VBNl，漏極連接PMOS管MP3的漏極；輸出電路5,包括NMOS管MM ;NM0S管MM 的源極接地，柵極連接PMOS管MP3的漏極，漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓VOUT ;
[0038] 輕載時(shí)，VC電壓為電源電壓VDD，PMOS管MP3關(guān)斷，NMOS管麗3將徹底瀉放穩(wěn)壓 電容3C1的電量，NMOS管MM的柵極電壓為地電壓，因此，瀉放電路4保證輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電 路在輕載工作時(shí)的輸出電流為0,并配合穩(wěn)壓電容3C1設(shè)置輸出電路的電流下降速度；重載 時(shí)，通過NMOS管麗1電流增力卩，同時(shí)PMOS管MP3完全開通，穩(wěn)壓電容3C1被充電到VBNA， 輸出電路5即NMOS管MM輸出一定量的負(fù)載電流。當(dāng)穩(wěn)壓器從重載切換到輕載時(shí)，VC從 重載時(shí)的地電壓切換到電源電壓，PMOS管MP3關(guān)斷，穩(wěn)壓電容3C1的電流僅能被瀉放電路 4即NMOS管麗3緩慢釋放，因此NMOS管MM輸出一個(gè)逐漸遞減的負(fù)載電流，使穩(wěn)壓器快速 恢復(fù)到穩(wěn)定值。
[0039] 圖2本發(fā)明提出的低壓差線性穩(wěn)壓器的一種實(shí)現(xiàn)方式
[0040] 如圖2所示，在本實(shí)施例中，低壓差線性穩(wěn)壓器，包括：運(yùn)算放大器1、調(diào)整管2、補(bǔ) 償電容CC 3、恒定偏置電壓生成電路4、分壓電阻網(wǎng)絡(luò)5、負(fù)載電阻R#和負(fù)載電容CJ ;
[0041] 運(yùn)算放大器1是一個(gè)單級(jí)運(yùn)算放大器，包括：PM0S管MP4、PMOS管MP5、PMOS管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN5、NMOS 管 MN6、NMOS 管 MN7、NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MNlO、NMOS 管 MNl I、NMOS 管 MNl2、NMOS 管 MNl3 ;
[0042] NMOS管麗5的源極接地，柵極連接NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，為運(yùn)算放大 器提供偏置電流；NMOS管MN6的柵極連接外部基準(zhǔn)電壓VREF，NMOS管MN7的柵極連接低壓 差線性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，NMOS管MN6的源極、NMOS管MN7的源極與NMOS管MN5的漏 極相連接，NMOS管MN6和NMOS管MN7共同作為運(yùn)算放大器1的差分對(duì)管；
[0043] PMOS 管 MP4、PMOS 管 MP5、PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MN10、NMOS 管 MN11、NMOS 管 MN12、NMOS 管 MN13 組成折 疊共源共柵級(jí)；
[0044] 其中，NMOS 管 MN8、NM0S 管 MN9 的源極 NMOS 管 MNKKNM0S 管 MN1UNM0S 管 MN12、 NMOS 管 MN13 的源極分別接地，PMOS 管 MP4、PM0S 管 MP5、PM0S 管 MP6、PM0S 管 MP7、PM0S 管 MP8、PMOS管MP9的源極接到電源電壓VDD ;匪OS管MN6的漏極、PMOS管MP4的柵極、PMOS 管MP6的柵極、漏極均相連接；NMOS管MN7的漏極、PMOS管MP5的柵極、PMOS管MP7的柵 極、漏極均相連接；NMOS管MN8的漏極、NMOS管MN12的源極、PMOS管MP4的漏極均相連接； NMOS管MN9的漏極、NMOS管麗13的源極、PMOS管MP5的漏極、補(bǔ)償電容CC3的一端均相連 接；NMOS管MN8、NMOS管MN9的柵極均連接到NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，補(bǔ)償電容 CC3的另外一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓VOUT ;NM0S管麗12和NMOS管麗13的柵 極均連接NMOS管的第二恒定偏置電壓VBN2 ;NM0S管MN12的漏極、PMOS管MP8的漏極、柵 極與PMOS管MP9的柵極均相連接；PMOS管MP19的漏極、調(diào)整管2MP的柵極和NMOS管麗3 的漏極均相連接，NMOS管麗10和麗11的柵極均連接到NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA ;NM0S 管MNlO的漏極連接NMOS管MN8的漏極，NMOS管MNll的漏極連接NMOS管MN9的漏極；
[0045] 恒定偏置電壓生成電路4包括PMOS管MP10、PMOS管MPll和NMOS管MN14、NMOS 管麗15 ;
[0046] PMOS管MPKKPM0S管MPll的源極接到電源電壓VDD，PMOS管MPlO的柵極連接到 外部恒定偏置電流源IB，外部恒定偏置電流源IB為PMOS管MPlO的柵極提供恒定偏置電 壓VBP，PMOS管MPlO的柵極、PMOS管MPlO的漏極和PMOS管MPll的柵極均相連接；PMOS管 MPll的漏極連接到NMOS管麗14的漏極和柵極，麗14的柵極電壓為NMOS管的第二恒定偏 置電壓VBN2 ;NM0S管麗14的源極連接到NMOS管麗15的漏極和柵極，麗15的柵極電壓為 NMOS管的第一恒定偏置電壓VBNl，NMOS管麗15的源極接地；
[0047] 分壓電阻網(wǎng)絡(luò)5包括：第一分壓電阻RFBl和第二分壓電阻RFB2 ;第一分壓電阻 RFBl的一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器輸出V0UT，另外一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反饋 電壓VFB ;第二分壓電阻RFB2的一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反饋電壓VFB，另一端連接到 地。
[0048] 運(yùn)算放大器1的反向輸入端連接外部基準(zhǔn)電壓VREF，同相輸入端連接低壓差線性 穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，輸出端連接調(diào)整管2的柵極；分壓電阻網(wǎng)絡(luò)5的輸入端連接低壓差 線性穩(wěn)壓器的輸出VOUT，輸出端連接低壓差線性穩(wěn)壓器反饋電壓VFB ;調(diào)整管2的源極連接 外部電源電壓VDD，調(diào)整管2的漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出VOUT ;補(bǔ)償電容CC 3 - 端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出V0UT，另一端連接到運(yùn)算放大器1的NMOS管MN13的源極， 這樣形成有源電流米勒反饋；負(fù)載電阻&6和負(fù)載電容CJ的一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出V0UT，另一端連接地最后再將輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出VOUT。
[0049] 圖3是集成輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)圖，其中，gml是運(yùn)算放大 器的跨導(dǎo)，R1是運(yùn)算放大器的輸出電阻，C1是調(diào)整管MP柵極和運(yùn)算放大器輸出節(jié)點(diǎn)的寄生 電容，gmp是調(diào)整管MP的跨導(dǎo)，Cc是補(bǔ)償電容，gm。是NMOS管MN13的跨導(dǎo)，（^是一個(gè)IOOpF 的輸出電容，它用來模擬用于片上功率分配的最大輸出電容和一些金屬線上的寄生電容， &是低壓差線性穩(wěn)壓器的整體輸出電阻。低壓差線性穩(wěn)壓器通過補(bǔ)償電容CC構(gòu)成有源電 流米勒反饋，實(shí)現(xiàn)了極點(diǎn)分離，其傳遞函數(shù)可以通過圖3所示的結(jié)構(gòu)圖得出，可以表示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路，其特征在于，包括： 一動(dòng)態(tài)偏置電壓生成電路，包括PMOS管MP1和NMOS管MN1 ;PMOS管MP1的柵極電壓為 低壓差線性穩(wěn)壓器調(diào)整管MP的柵極電壓VGP，源極分別連接到輸入電源VDD，PMOS管MP1漏 極與NMOS管麗1的漏極、柵極相連接，NMOS管麗1的源極相連接地，動(dòng)態(tài)偏置電壓生成電 路生成NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA，S卩NMOS管MN1的柵極電壓； 一負(fù)載電流控制開關(guān)，包括PMOS管MP2、PMOS管MP3和NMOS管MN2 ;PMOS管MP2的源 極相連接入到輸入電源VDD，PMOS管MP2的柵極連接PMOS管恒定偏置電壓VBP，PMOS管MP2 的漏極與PMOS管MP3的柵極和NMOS管MN2的漏極相連接；PMOS管MP3的源極接入到輸入 電源VDD，漏極連接穩(wěn)壓電容C1的一端；NMOS管麗2的柵極連接自適應(yīng)偏置電壓VBNA，源 極接地，輕載時(shí)，VC電壓為電源電壓，PMOS管MP3關(guān)斷；重載時(shí)，VC電壓為地電壓，PMOS管 MP3開啟； 一穩(wěn)壓電容C1，穩(wěn)壓電容C1 一端連接PMOS管MP3的漏極，另外一端接地，用于設(shè)置輸 出電路的電流下降速度； 一瀉放電路，包括NMOS管MN3 ;NM0S管MN3的源極接地，柵極連接NMOS管的第一恒定 偏置電壓VBN1，漏極連接PMOS管MP3的漏極；瀉放電路保證輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路在輕載工作 時(shí)的輸出電流為〇,并配合穩(wěn)壓電容C1設(shè)置輸出電路的電流下降速度； 一輸出電路，包括NMOS管MN4 ;NM0S管MN4的源極接地，柵極連接PMOS管MP3的漏極， 漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓V0UT ;輸出電路在低壓差線性穩(wěn)壓器從重載切換 到輕載時(shí)提供逐漸遞減的負(fù)載電流。
2. -種集成權(quán)利要求1所述的輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于， 包括：運(yùn)算放大器、調(diào)整管、補(bǔ)償電容CC、恒定偏置電壓生成電路、分壓電阻網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載電阻 &和負(fù)載電容 恒定偏置電壓生成電路生成PMOS管的恒定偏置電壓VBP、NMOS管的第一恒定偏置電 壓VBN1和NMOS管的第二恒定偏置電壓VBN2 ;運(yùn)算放大器的反向輸入端連接外部基準(zhǔn)電壓 VREF，同相輸入端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，輸出端連接調(diào)整管MP的柵極； 分壓電阻網(wǎng)絡(luò)輸入端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出V0UT，輸出端連接低壓差線性穩(wěn)壓器反 饋電壓VFB ;調(diào)整管MP的源極接輸入電源VDD，調(diào)整管MP的漏極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出V0UT ;補(bǔ)償電容CC 一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出V0UT，另一端連接到運(yùn)算放大 器的NMOS管麗13的源極；負(fù)載電阻&和負(fù)載電容Q的一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸 出V0UT，另一端連接地，最后再將輕載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器的 輸出V0UT。
3. 根據(jù)權(quán)利2所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述的運(yùn)算放大器是一個(gè)級(jí)運(yùn) 算放大器，包括 PMOS 管 MP4、PMOS 管 MP5、PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN5、NM0S 管 MN6、NM0S 管 MN7、NM0S 管 MN8、NM0S 管 MN9、NM0S 管 MNKKNM0S 管 MN11、NM0S 管 MN12、NM0S 管 MN13 ; NMOS管MN5的源極接地，柵極連接NMOS管的第一恒定偏置電壓VBN1，為運(yùn)算放大器提 供偏置電流；NMOS管MN6的柵極連接外部基準(zhǔn)電壓VREF，NMOS管MN7的柵極連接低壓差線 性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB，NMOS管MN6的源極、NMOS管MN7的源極與NMOS管MN5的漏極相 連接，NMOS管MN6和NMOS管麗7共同作為運(yùn)算放大器的差分對(duì)管； PMOS 管 MP4、PMOS 管 MP5、PMOS 管 MP6、PMOS 管 MP7、PMOS 管 MP8、PMOS 管 MP9 和 NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9、NMOS 管 MNKKNMOS 管 MNll、NMOS 管 MN12、匪OS 管 MN13 組成折疊共源 共柵級(jí)，其中，NMOS 管 MN8、NMOS 管 MN9 的源極 NMOS 管 MN10、NMOS 管 MN11、NMOS 管 MN12、 NM0S 管 MN13 的源極分別接地，PMOS 管 MP4、PM0S 管 MP5、PM0S 管 MP6、PM0S 管 MP7、PM0S 管 MP8、PMOS管MP9的源極接到電源電壓VDD ;NM0S管MN6的漏極、PMOS管MP4的柵極、PMOS 管MP6的柵極、漏極均相連接；NMOS管MN7的漏極、PMOS管MP5的柵極、PMOS管MP7的柵 極、漏極均相連接；NMOS管MN8的漏極、NMOS管MN12的源極、PMOS管MP4的漏極均相連接； NMOS管MN9的漏極、NMOS管麗13的源極、PMOS管MP5的漏極、補(bǔ)償電容CC的一端均相連 接；NMOS管MN8、NMOS管MN9的柵極均連接到NMOS管的第一恒定偏置電壓VBN1，補(bǔ)償電容 CC的另外一端連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電壓VOUT ;NM0S管麗12和NMOS管麗13的 柵極均連接NMOS管的第二恒定偏置電壓VBN2 ;NM0S管MN12的漏極、PMOS管MP8的漏極、 柵極與PMOS管MP9的柵極均相連接；PMOS管MP19的漏極、調(diào)整管MP的柵極和NMOS管MN3 的漏極均相連接，NMOS管麗10和麗11的柵極均連接到NMOS管自適應(yīng)偏置電壓VBNA ;NM0S 管MN10的漏極連接NMOS管MN8的漏極，NMOS管MN11的漏極連接NMOS管MN9的漏極。
4. 根據(jù)權(quán)利2所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，包括：第 一分壓電阻RFB1和第二分壓電阻RFB2 ;第一分壓電阻RFB1的一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓 器輸出V0UT，另外一端連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反饋電壓VFB ;第二分壓電阻RFB2的一端 連接到低壓差線性穩(wěn)壓器反饋電壓VFB，另一端連接到地。
5. 根據(jù)權(quán)利2所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述的恒定偏置電壓生成電路 包括 PMOS 管 MP10、PMOS 管 MP11 和 NMOS 管 MN14、NMOS 管 MN15 ; PMOS管MP10、PM0S管MP11的源極接到電源電壓VDD，PM0S管MP10的柵極連接到外部 恒定偏置電流源IB，外部恒定偏置電流源IB為PMOS管MP10的柵極提供恒定偏置電壓VBP， PMOS管MP10的柵極、PMOS管MP10的漏極和PMOS管MP11的柵極均相連接；PMOS管MP11 的漏極連接到NMOS管麗14的漏極和柵極，麗14的柵極電壓為NMOS管的第二恒定偏置電 壓VBN2 ;NM0S管麗14的源極連接到NMOS管麗15的漏極和柵極，麗15的柵極電壓為NMOS 管的第一恒定偏置電壓VBN1。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK104407662SQ201410674132
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】鄭文鋒, 屈熹, 劉珊, 楊波, 林鵬, 李曉璐 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)