低噪聲低壓差調(diào)節(jié)器的制造方法
【專利摘要】器件和技術(shù)的代表性實(shí)施方式提供了一種調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器跨寬頻率范圍具有高調(diào)節(jié)速度和低噪聲。傳輸器件基于由誤差放大器輸出的控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。經(jīng)由經(jīng)調(diào)節(jié)的升壓信號(hào)來增大控制信號(hào)。
【專利說明】低噪聲低壓差調(diào)節(jié)器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求享有于2014年I月14日提交的、名稱為“LOW NOISE LOff-DROPOUTRE⑶LAT0R”的美國申請n0.14/155，291的優(yōu)先權(quán)。通過引用將該美國申請的全部公開內(nèi)容并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]通過以較低電壓(例如，3伏特、1.5伏特等)操作各個(gè)設(shè)備內(nèi)的系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)，這些電子設(shè)備可以具有減小的功率消耗。這樣的器件內(nèi)的電源管理模塊可以將輸入電壓轉(zhuǎn)換為具有不同的輸出電壓和需求的若干電源域。例如，各個(gè)數(shù)字或模擬部件或模塊可以具有不同的電源電壓規(guī)格，每個(gè)電源電壓規(guī)格均以不同的電源電壓進(jìn)行操作。這樣的設(shè)備或系統(tǒng)常?？梢跃哂腥舾刹煌碾娫从?。
[0004]可以利用低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)來完成輸入電壓與輸出電壓之間的功率轉(zhuǎn)換。LDO通常在低電壓下有效，并且可以使用具有小差分的輸入-輸出電壓來提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出。來自LDO的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出一般是基于來自調(diào)節(jié)器的輸出的反饋信號(hào)與參考電壓的比較。
[0005]對(duì)于許多應(yīng)用，由LDO產(chǎn)生的熱噪聲應(yīng)當(dāng)是小的，然而調(diào)節(jié)速度應(yīng)當(dāng)是高的以允許LDO能夠跟上快速的負(fù)載跳變。在一些情況下，使用多級(jí)放大器提高了調(diào)節(jié)器的增益。然而，可用的帶寬常常受到較低的噪聲(尤其是對(duì)于較高的頻率)的限制，從而限制了針對(duì)負(fù)載跳變的調(diào)節(jié)器的性能。對(duì)于較高的頻率，多級(jí)放大器可以具有減小的噪聲，但單級(jí)放大器的有限的增益可能導(dǎo)致靜態(tài)誤差。
【附圖說明】
[0006]參考附圖闡述了【具體實(shí)施方式】。在附圖中，附圖標(biāo)記的(多個(gè))最左邊的數(shù)字標(biāo)示該附圖標(biāo)記第一次出現(xiàn)的附圖。在不同附圖中對(duì)相同的附圖標(biāo)記的使用指示相似或相同的項(xiàng)。
[0007]圖1是諸如低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)之類的示例性調(diào)節(jié)器的示意圖，在該示例性調(diào)節(jié)器中可以實(shí)施根據(jù)本公開內(nèi)容的技術(shù)。
[0008]圖2是根據(jù)實(shí)施方式的圖1的包括飛跨電容的示例性調(diào)節(jié)器的示意圖，該飛跨電容被布置為使傳輸器件升壓的柵極電壓。
[0009]圖3是根據(jù)實(shí)施方式的圖2的示出示例性誤差放大器構(gòu)造的示例性調(diào)節(jié)器的示意圖。
[0010]圖4是根據(jù)實(shí)施方式的圖3的包括升壓器部件的示例性調(diào)節(jié)器的示意圖。
[0011]圖5是根據(jù)實(shí)施方式的圖4的示出示例性升壓器放大器構(gòu)造的示例性調(diào)節(jié)器的示意圖。
[0012]圖6是根據(jù)實(shí)施方式的示出控制調(diào)節(jié)器的示例性過程的流程圖，該過程包括使傳輸器件的柵極電壓升壓。
【具體實(shí)施方式】
[0013]挺述
[0014]設(shè)備和技術(shù)的代表性實(shí)施方式提供了跨寬頻率范圍具有高調(diào)節(jié)速度和低噪聲的調(diào)節(jié)器。在各種實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)器的傳輸器件基于由誤差放大器輸出的控制信號(hào)而輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。在示例性實(shí)施方式中，經(jīng)由經(jīng)調(diào)節(jié)的升壓信號(hào)來使控制信號(hào)在幅值上升壓。在各種實(shí)施方式中，結(jié)果是調(diào)節(jié)器具有低噪聲(包括在高頻率下)和高增益以及調(diào)節(jié)速度。
[0015]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，諸如晶體管之類的傳輸器件例如被布置為接收輸入電壓并且基于傳輸器件(pass through device)的柵極處的控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。誤差放大器被布置為在一個(gè)輸入處接收參考電壓并且在另一個(gè)輸入處接收反饋電壓，并且基于參考電壓與反饋電壓之間的差異來輸出控制信號(hào)。在示例中，誤差放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0016]在示例性實(shí)施方式中，諸如飛跨電容器之類的電容例如耦合到誤差放大器的輸出。在實(shí)施方式中，電容被布置為接收來自信號(hào)源的升壓信號(hào)，并且基于升壓信號(hào)來增大控制信號(hào)的幅值。在一個(gè)示例中，信號(hào)源包括諸如運(yùn)算放大器之類的升壓放大器，所述升壓放大器例如被布置為調(diào)節(jié)升壓信號(hào)的幅值。例如，可以采用將誤差放大器的差分輸出電壓設(shè)定為零的方式來調(diào)節(jié)升壓信號(hào)。在示例中，升壓放大器在其差分輸入處接收差分信號(hào)，該差分信號(hào)是來自誤差放大器的平衡的輸出。
[0017]參考附圖討論了包括技術(shù)和設(shè)備的各種實(shí)施方式。所討論的技術(shù)和設(shè)備可以應(yīng)用于各種調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)、電路、以及設(shè)備中的任何一種，并且保持在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0018]所公開的技術(shù)和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)不同，并且包括(根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式):I)當(dāng)誤差放大器是平衡時(shí)，誤差放大器的系統(tǒng)性偏移可以是零;2)調(diào)節(jié)器的低頻回路增益等于差分級(jí)(誤差放大器)的增益乘以第二放大器(升壓放大器)的增益;3)高頻下的噪聲由誤差放大器的熱噪聲確定，因?yàn)樯龎悍糯笃鞑粫?huì)為調(diào)節(jié)器的噪聲做貢獻(xiàn)；以及4)當(dāng)主回路包括單級(jí)放大器(誤差放大器)時(shí)，對(duì)于所有頻率(包括較高頻率)調(diào)節(jié)器幾乎不存在穩(wěn)定性問題?；谒懻摰募夹g(shù)和/或設(shè)備，在本公開內(nèi)容中所公開的技術(shù)的其它優(yōu)點(diǎn)可以是顯而易見的。
[0019]根據(jù)第一方面的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了裝置，其包括:傳輸器件，所述傳輸器件被布置為接收輸入電壓并且基于傳輸器件的柵極處的控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓;誤差放大器，所述誤差放大器被布置為接收參考電壓和反饋電壓，并且基于參考電壓與反饋電壓之間的差異來輸出控制信號(hào)；電容，所述電容被布置為接收升壓信號(hào)，并且基于升壓信號(hào)來增大控制信號(hào)的幅值；以及升壓信號(hào)源，所述升壓信號(hào)源被布置為調(diào)節(jié)升壓信號(hào)的幅值。
[0020]根據(jù)第一方面的裝置提供了誤差放大器，所述誤差放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0021]根據(jù)第一方面的裝置提供了反饋電壓，所述反饋電壓基于經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓的至少一部分。
[0022]根據(jù)第一方面的裝置提供了升壓信號(hào)源，所述升壓信號(hào)源被布置為接收在誤差放大器處所輸出的平衡的差分信號(hào)，所述平衡的差分信號(hào)包括幅值大體上相等的一對(duì)反相信號(hào)。
[0023]根據(jù)第一方面的裝置提供了升壓信號(hào)源，所述升壓信號(hào)源包括運(yùn)算放大器，并且所述運(yùn)算放大器的差分輸入包括誤差放大器的差分輸出。
[0024]根據(jù)第一方面的裝置提供了誤差放大器的差分輸出，所述誤差放大器包括平衡電路的至少一部分。
[0025]根據(jù)第二方面的一個(gè)實(shí)施方式提供了低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其包括:誤差放大器，所述誤差放大器具有耦合到參考電壓的第一輸入和耦合到反饋電壓的第二輸入，電壓調(diào)節(jié)器的輸出基于從誤差放大器輸出的控制信號(hào)；電容，所述電容耦合到誤差放大器的輸出并且被布置為基于接收升壓信號(hào)來增大控制信號(hào)的幅值；以及升壓放大器，所述升壓放大器具有耦合到誤差放大器的第一輸出的第一輸入以及耦合到誤差放大器的第二輸出的第二輸入，升壓放大器的輸出包括升壓信號(hào)。
[0026]根據(jù)第二方面的低壓差電壓還包括晶體管器件，所述晶體管器件被布置為接收輸入電壓并且基于控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。
[0027]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供了晶體管器件，所述晶體管器件具有N溝道傳輸晶體管器件(pass transistor device)。
[0028]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器還包括電壓調(diào)節(jié)回路，所述電壓調(diào)節(jié)回路耦合到誤差放大器的第二輸入，并且被布置為基于電壓調(diào)節(jié)器的輸出來提供反饋電壓。
[0029]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器還包括分壓器，所述分壓器被布置為輸出反饋電壓。
[0030]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器包括:低壓差電壓調(diào)節(jié)器的低頻回路增益包括誤差放大器的增益乘以升壓放大器的增益。
[0031]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供:誤差放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0032]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供:誤差放大器的第一輸出處的第一輸出信號(hào)與誤差放大器的第二輸出處的第二輸出信號(hào)在幅值上大體上相等并且在極性上相反。
[0033]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供了升壓放大器，所述升壓放大器包括被布置為對(duì)升壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的運(yùn)算放大器。
[0034]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供了升壓放大器，所述升壓放大器不會(huì)對(duì)低壓差電壓調(diào)節(jié)器的高頻熱噪聲做貢獻(xiàn)。
[0035]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供了由一組對(duì)稱的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管對(duì)構(gòu)成的誤差放大器和升壓放大器的至少其中之一。
[0036]根據(jù)第二方面的低壓差電壓調(diào)節(jié)器提供了包括電等效器件的誤差放大器和升壓放大器。
[0037]根據(jù)第三方面的一個(gè)示例性實(shí)施方式提供了一種控制電壓調(diào)節(jié)器的方法，其包括:基于被施加到傳輸器件的控制信號(hào)來將信號(hào)傳輸通過傳輸器件;在誤差放大器處產(chǎn)生控制信號(hào)，所述誤差放大器被布置為將電壓調(diào)節(jié)器的輸出的至少一部分與參考信號(hào)進(jìn)行比較;利用被施加到控制信號(hào)的升壓電壓來增大控制信號(hào)的幅值；以及對(duì)升壓電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得誤差放大器的差分輸出電壓被設(shè)定為零。
[0038]根據(jù)第三方面的方法還包括利用升壓電壓對(duì)電容進(jìn)行充電，并且經(jīng)由所述電容將升壓電壓施加到控制信號(hào)。
[0039]根據(jù)第三方面的方法還包括將控制信號(hào)的幅值升壓到高于傳輸器件的輸入信號(hào)的幅值。
[0040]根據(jù)第三方面的方法還包括將控制信號(hào)的幅值升壓到等于或高于電壓調(diào)節(jié)器的輸出的幅值加上傳輸器件的柵極至源極的電壓的值。
[0041]根據(jù)第三方面的方法還包括在運(yùn)算放大器處產(chǎn)生升壓電壓，其中，運(yùn)算放大器的差分輸入分別耦合到所述誤差放大器的差分輸出。
[0042]根據(jù)第三方面的方法還提供了誤差放大器的差分輸出，所述誤差放大器的差分輸出被設(shè)定為輸出平衡的信號(hào)。
[0043]根據(jù)第四方面的一個(gè)示例性實(shí)施方提供了一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，其包括:η溝道傳輸器件，所述η溝道傳輸器件被布置為接收輸入電壓并且基于施加在晶體管器件的柵極處的控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓;誤差放大器，所述誤差放大器具有耦合到參考電壓的第一輸入和耦合到反饋電壓的第二輸入，誤差放大器被布置為基于參考電壓與反饋電壓之間的差異來輸出控制信號(hào);飛跨電容，所述飛跨電容耦合到誤差放大器的輸出，并且被布置為經(jīng)由升壓信號(hào)來增大控制信號(hào)的幅值；以及升壓放大器，所述升壓放大器具有耦合到誤差放大器的第一輸出的第一輸入和耦合到誤差放大器的第二輸出的第二輸入，升壓放大器被布置為基于誤差放大器的差分輸出電壓被設(shè)定為零來對(duì)升壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0044]以下使用了多個(gè)示例對(duì)示例性實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)地解釋。盡管在此處和以下討論了各種實(shí)施方式和示例，但是通過組合個(gè)體的實(shí)施方式和示例的特征和要素，其它實(shí)施方式和示例也是可能的。
[0045]代表性調(diào)節(jié)器
[0046]圖1示出了代表性的低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)10，其中，可以實(shí)施根據(jù)本公開內(nèi)容的技術(shù)。盡管在低壓差調(diào)節(jié)器(LDO)方面討論了本公開內(nèi)容和附圖，但是這并非旨在進(jìn)行限制，并且是為了方便討論。本文中所公開的技術(shù)和器件可應(yīng)用于各種電路和設(shè)計(jì)的各種類型的電壓和電流調(diào)節(jié)器。因此，將在下文中使用通用術(shù)語“調(diào)節(jié)器”。
[0047]如圖1的圖示中所示，示例性調(diào)節(jié)器100由輸入電壓Vin供電并且產(chǎn)生輸出電壓V0UT?；趨⒖茧妷篤ref與反饋電壓Vfb之間的差異來調(diào)節(jié)輸出電壓Vciut。誤差放大器102在差分輸入處接收Vref和Vfb，并且基于輸入之間的差異來輸出電壓電勢Vgate。誤差放大器102可以包括運(yùn)算放大器(op amp)等。在替代的實(shí)施方式中，誤差放大器102可以包括運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)等。
[0048]電壓Vgate被布置為對(duì)傳輸器件104進(jìn)行操作。例如，電壓Vgate被布置為允許電流從輸入Vin傳輸?shù)捷敵鯲ciut。在實(shí)施方式中，經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vciut是經(jīng)由分壓器的輸出，如圖1中所示，該分壓器例如包括多個(gè)電阻器(例如，Rl和R2)。反饋回路將經(jīng)調(diào)節(jié)器的輸出電壓Vqut(例如，一部分、一小部分、或者多倍的輸出電壓)發(fā)送到誤差放大器102的輸入中的一個(gè)輸入作為反饋信號(hào)(V?)。因此，電壓調(diào)節(jié)回路包括誤差放大器102、傳輸器件104、分壓器的一個(gè)或多個(gè)電阻器(例如，Rl和/或R2)、以及從分壓器(調(diào)節(jié)器輸出)回到誤差放大器102(例如，反饋電壓Vfb)的反饋路徑。
[0049]在各實(shí)施方式中，傳輸器件104可以由晶體管(例如，場效應(yīng)晶體管(FET)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)、金屬氧化物半導(dǎo)體FET晶體管(MOSFET)、雙極結(jié)型晶體管(BJT)等)等組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，傳輸器件104包括N溝道晶體管器件。在該實(shí)施方式中，由于器件所期望的回路穩(wěn)定性特性而可以使用N溝道晶體管器件。
[0050]在示例性實(shí)施方式中，如圖1中所示，傳輸器件104包括具有低輸出阻抗以及近似一的增益的源極跟隨器。在示例性實(shí)施方式中，可以期望阻抗和增益特性，因?yàn)樗鼈冊试S傳輸器件104對(duì)經(jīng)調(diào)節(jié)的信號(hào)是大體上顯而易見的。在替代的實(shí)施方式中，晶體管的其它類型和構(gòu)造可以用于傳輸器件104。在示例性實(shí)施方式中，傳輸器件104被布置為接收輸入電壓Vin，并且基于傳輸器件104的柵極處的控制信號(hào)Vgate來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓Vout。
[0051]在一些不例性實(shí)施方式中，當(dāng)N溝道晶體管被用作傳輸器件104時(shí)，柵極電壓Vgate被設(shè)定為等于或高于電壓調(diào)節(jié)器100的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vqut)的幅值加上傳輸器件104的柵極至源極電壓(Vgs)的值。另外或替代地，柵極電壓Vgate可以被設(shè)定為高于傳輸器件104的輸入信號(hào)(Vin)的幅值的值。在這種的示例性實(shí)施方式中，可以期望柵極電壓Vcate處于或高于所指示的電平中的一個(gè)或兩個(gè)電平，因?yàn)闉榱藗鬏斊骷?04的正確操作將柵極電壓Vgate用作控制信號(hào)。在各種實(shí)施方式中，如以下將進(jìn)一步討論的，可以對(duì)柵極電壓(亦稱為，控制信號(hào))Vcate進(jìn)行升壓，以滿足期望的電壓電平。
[0052]示例性實(shí)施方式
[0053]圖2是根據(jù)實(shí)施方式的圖1的包括飛跨電容Cl的示例性調(diào)節(jié)器100的示意圖，該飛跨電容Cl被布置為使傳輸器件104的控制信號(hào)Vgate升壓。例如，在實(shí)施方式中，電容Cl被布置為接收升壓信號(hào)Vbocist，并且基于升壓信號(hào)Vbocist來增大控制信號(hào)Vgate的幅值。在實(shí)施方式中，電容Cl被布置為將控制信號(hào)Vgate升壓到等于或高于傳輸器件104的輸入信號(hào)Vin的幅值的值和/或等于或高于電壓調(diào)節(jié)器100的輸出Vqut的幅值加上傳輸器件104的柵極至源極電壓Vcs的值。在替代的實(shí)施方式中，電容Cl被布置為將控制信號(hào)Vcate升壓到其它期望的值。
[0054]在實(shí)施方式中，如圖2中所不，當(dāng)電容Cl被切換到Vbciqst端子(例如，Vbciqst和地)時(shí)，電容Cl接收升壓電壓Vbqqst并且被充電到升壓電壓Vbqqst。當(dāng)Cl被切換為遠(yuǎn)I^Vbqqst端子并且被切換為與電容C2并聯(lián)(如圖2中所示)時(shí)，Cl上的電壓與C2上的電壓(其被充電到誤差放大器102的輸出電壓V GATE )結(jié)合，由此增大了控制信號(hào)V GATE的幅值。因此，經(jīng)升壓的控制信號(hào)Vcate能夠在傳輸器件104的柵極處進(jìn)行操作，以允許期望的電流從V1N傳輸?shù)浇?jīng)調(diào)節(jié)的輸出Vout ο
[0055]在各種實(shí)施方式中，由升壓信號(hào)源(例如，本地電壓源或遠(yuǎn)程電壓源等)供應(yīng)升壓電壓(或升壓信號(hào))V_ST。例如，基于期望的應(yīng)用，升壓信號(hào)源可以包括恒定電壓源，或者可以包括可變源。另外，可以由本地控制源或遠(yuǎn)程控制源(例如，處理器、控制器、邏輯電路、定時(shí)器件、傳感器器件等)來提供對(duì)電容Cl的切換控制，所述本地控制源或遠(yuǎn)程控制源被布置為切換與如圖2中所示并且如上所討論的電容Cl相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)。
[0056]圖3是根據(jù)實(shí)施方式的圖2的示出示例性誤差放大器102構(gòu)造的細(xì)節(jié)的示例性調(diào)節(jié)器100的示意圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖3中所示，誤差放大器102包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0057]同樣如圖3中所示，在各種實(shí)施方式中，誤差放大器102由一組對(duì)稱的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管對(duì)(N1、P1和N2、P2)構(gòu)成。在實(shí)施方式中，誤差放大器102可以包括基于對(duì)稱構(gòu)造的平衡電路。換言之，當(dāng)兩側(cè)(例如，包括NI和PI的側(cè)I，以及包括N2和P2的側(cè)2)具有大體上相等的傳輸特性和/或每一側(cè)(側(cè)I和側(cè)2)的阻抗相等時(shí)，電路可以平衡。
[0058]圖4是根據(jù)實(shí)施方式的圖2和圖3的包括升壓器部件402的示例性調(diào)節(jié)器100的示意圖。在各種實(shí)施方式中，以上所描述的升壓信號(hào)源包括升壓器部件402。換言之，升壓器部件402被布置為向電容Cl供應(yīng)升壓電壓(或升壓信號(hào))Vbqqst，以用于使控制信號(hào)Vgate升壓。在實(shí)施方式中，升壓器部件402被布置為供應(yīng)升壓信號(hào)Vbqcist和/或調(diào)節(jié)升壓信號(hào)Vbqcist的幅值。
[0059]在各種實(shí)施方式中，如圖4中所示，升壓器部件402具有耦合到誤差放大器102的第一輸出的第一輸入和親合到誤差放大器102的第二輸出的第二輸入。在實(shí)施方式中，升壓器部件402的輸出包括升壓信號(hào)Vbqcist。例如，在實(shí)施方式中，升壓器部件402包括被布置為對(duì)升壓信號(hào)Vbqqst進(jìn)行調(diào)節(jié)的運(yùn)算放大器等。在實(shí)施方式中，運(yùn)算放大器(即，升壓放大器402)的差分輸入包括誤差放大器102的差分輸出。
[0000]在實(shí)施方式中，升壓放大器402被布置為米用將誤差放大器102的差分輸出電壓設(shè)定為零的方式來調(diào)節(jié)升壓信號(hào)Vbqcist。例如，在實(shí)施方式中，升壓放大器402被布置為接收誤差放大器102處所輸出的平衡的差分信號(hào)，其中，該平衡的差分信號(hào)包括具有大體上相等幅值的一對(duì)反相信號(hào)(即，相反極性的信號(hào))。在這樣的實(shí)施方式中，誤差放大器102的差分輸出包括平衡電路的至少一部分。
[0061]圖5是根據(jù)實(shí)施方式的圖4的示出示例性升壓器放大器(例如，升壓器放大器)402構(gòu)造的示例性調(diào)節(jié)器100的示意圖。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖5中所示，誤差放大器102和升壓器放大器402中的一個(gè)或兩個(gè)放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0062]同樣如圖5中所示，在各種實(shí)施方式中，升壓器放大器402由一組對(duì)稱的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管對(duì)(N3、P3和N4、P4)構(gòu)成。例如，在實(shí)施方式中，誤差放大器102和升壓器放大器402包括物理等效器件和/或電等效器件。
[0063]在各種實(shí)施方式中，如圖5中所示，調(diào)節(jié)器100的低頻回路增益包括誤差放大器102的增益乘以升壓放大器402的增益。這種構(gòu)造可以提供高增益和快速負(fù)載變化響應(yīng)。此外，針對(duì)圖5中所示的構(gòu)造(其中，誤差放大器102包括單級(jí)運(yùn)算放大器)，升壓放大器402并不會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)器100的高頻熱噪聲做貢獻(xiàn)。因此，調(diào)節(jié)器100的噪聲，尤其是在高頻下的噪聲，被最小化，從而允許調(diào)節(jié)器100的廣泛應(yīng)用。
[0064]要理解的是，調(diào)節(jié)器100可以被實(shí)施為單獨(dú)的部件或者被實(shí)施為包括調(diào)節(jié)器100的系統(tǒng)的部分。本文中關(guān)于調(diào)節(jié)器100所描述的技術(shù)和器件不限于圖1-圖5中所示的構(gòu)造，并且可以在不偏離本公開內(nèi)容的范圍的情況下應(yīng)用于其它構(gòu)造。本文中所描述的調(diào)節(jié)器100的各種實(shí)施方式可以包括較少的部件，并且保持在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。替代地，調(diào)節(jié)器100的其它實(shí)施方式可以包括附加的部件或所描述的部件的各種組合，并且保持在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0065]代表性過程
[0066]圖6示出了用于控制電壓調(diào)節(jié)器(例如，調(diào)節(jié)器100)的示例性過程600。這包括對(duì)調(diào)節(jié)器實(shí)施信號(hào)升壓技術(shù)和/或器件。在實(shí)施方式中，電壓調(diào)節(jié)器包括低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器。參考圖1 -5對(duì)過程600進(jìn)行描述。
[0067]對(duì)該過程進(jìn)行描述的順序并非是要被理解為進(jìn)行限制，并且可以以任何順序組合任何數(shù)量的所描述的過程方框，以實(shí)施過程或替代過程。另外，可以在不偏離本文中所描述的主題的精神和范圍的情況下從該過程中刪除個(gè)體的方框。此外，可以在不偏離本文中所描述的主題的范圍的情況下采用任何適合的硬件、軟件、固件或其組合來實(shí)施該過程。
[0068 ]在方框6 O 2，過程包括基于被施加到傳輸器件的控制信號(hào)(例如，控制信號(hào)V gate )來將信號(hào)傳輸通過傳輸器件(例如，傳輸器件104)。例如，在實(shí)施方式中，控制信號(hào)被施加到傳輸器件的柵極，并且控制通過傳輸器件的電流的量。在一個(gè)實(shí)施方式中，輸入電壓被施加到傳輸器件的輸入，并且傳輸器件的輸出是經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓，其中，經(jīng)由控制信號(hào)來控制經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。
[0069]在實(shí)施方式中，傳輸器件包括η溝道晶體管器件。例如，傳輸器件可以是具有低輸出阻抗和近似I的增益的源極跟隨器器件。
[0070]在方框604，過程包括在誤差放大器(例如，誤差放大器102)處產(chǎn)生控制信號(hào)，該誤差放大器被布置為將電壓調(diào)節(jié)器的輸出的至少一部分與參考信號(hào)進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施方式中，誤差放大器的增益近似60dB。在替代的實(shí)施方式中，誤差放大器的增益具有足以產(chǎn)生控制信號(hào)的其它值。在各種實(shí)施方式中，誤差放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。
[0071]在方框606，過程包括利用被施加到(例如，完全或部分地被加到、與其組合等)控制信號(hào)的升壓電壓(例如，升壓電壓ν.τ)來增大控制信號(hào)的幅值。在實(shí)施方式中，該過程包括利用升壓電壓對(duì)電容(例如，飛跨電容器Cl)進(jìn)行充電，并且經(jīng)由電容將升壓電壓施加到控制信號(hào)。
[0072]在各種實(shí)施方式中，過程包括將控制信號(hào)的幅值升壓到高于傳輸器件的輸入信號(hào)的幅值。另外或替代地，過程包括將控制信號(hào)的幅值升壓到等于或高于電壓調(diào)節(jié)器的輸出的幅值加上傳輸器件的柵極至源極電壓的值。
[0073]在方框608，過程包括調(diào)節(jié)升壓電壓，以使得誤差放大器的差分輸出電壓被設(shè)定為零。在實(shí)施方式中，該過程包括在運(yùn)算放大器(例如，升壓放大器402)處產(chǎn)生升壓電壓。在實(shí)施方式中，運(yùn)算放大器的差分輸入分別耦合到誤差放大器的差分輸出。在一個(gè)實(shí)施方式中，誤差放大器的差分輸出被設(shè)定為輸出平衡信號(hào)。換言之，誤差放大器的差分輸出是平衡的，并且被布置為輸出具有相等幅值和相反極性的信號(hào)。
[0074]在替代的實(shí)施方式中，其它技術(shù)可以以各種組合包括在過程600中，并且保持在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)。
[0075]
[0076]盡管已經(jīng)采用針對(duì)結(jié)構(gòu)特征和/或方法動(dòng)作的語言對(duì)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，實(shí)施方式不必限于所描述的特定特征或動(dòng)作。相反，按照實(shí)施本發(fā)明的代表性形式公開了特定特征和動(dòng)作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電壓調(diào)節(jié)的裝置，包括: 放大器，所述放大器被布置為接收參考電壓和反饋電壓，并且輸出控制信號(hào)； 電容，所述電容被布置為從所述放大器接收升壓信號(hào)，并且基于所述升壓信號(hào)來增大所述控制信號(hào)的幅值;以及 傳輸器件，所述傳輸器件被布置為基于所述控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述傳輸器件用于基于所述傳輸器件的柵極處的所述控制信號(hào)來輸出所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述放大器被布置為基于所述參考電壓與所述反饋電壓之間的差異來輸出所述控制信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括升壓信號(hào)源，所述升壓信號(hào)源被布置為對(duì)所述升壓信號(hào)的幅值進(jìn)行調(diào)節(jié)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述反饋電壓基于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓的至少一部分。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述升壓信號(hào)源被布置為接收所述放大器處所輸出的平衡的差分信號(hào)，所述平衡的差分信號(hào)包括具有大體上相等幅值的一對(duì)反相信號(hào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述升壓信號(hào)源包括運(yùn)算放大器，并且通往所述運(yùn)算放大器的差分輸入包括所述放大器的差分輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述放大器的所述差分輸出包括平衡電路的至少一部分。10.—種電壓調(diào)節(jié)器，包括: 放大器，所述放大器具有耦合到參考電壓的第一輸入和耦合到反饋電壓的第二輸入，所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出基于從所述放大器輸出的控制信號(hào)； 電容，所述電容耦合到所述放大器的輸出，并且被布置為基于接收到升壓信號(hào)來增大所述控制信號(hào)的幅值;以及 升壓放大器，所述升壓放大器具有耦合到所述放大器的第一輸出的第一輸入和耦合到所述放大器的第二輸出的第二輸入，所述升壓放大器的輸出包括所述升壓信號(hào)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)器，還包括晶體管器件，所述晶體管器件被布置為接收輸入電壓，并且基于所述控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述晶體管器件包括N溝道傳輸晶體管器件。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)器，還包括電壓調(diào)節(jié)回路，所述電壓調(diào)節(jié)回路耦合到所述放大器的所述第二輸入，并且被布置為基于所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出來提供所述反饋電壓。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)器，還包括分壓器，所述分壓器被布置為輸出所述反饋電壓。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器的低頻回路增益包括所述放大器的增益乘以所述升壓放大器的增益。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述放大器包括單級(jí)運(yùn)算放大器。17.根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述放大器的所述第一輸出處的第一輸出信號(hào)與所述放大器的所述第二輸出處的第二輸出信號(hào)在幅值上大體上相等并且在極性上相反。18.根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述升壓放大器包括被布置為對(duì)所述升壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)的運(yùn)算放大器。19.根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述升壓放大器不會(huì)對(duì)所述低壓差電壓調(diào)節(jié)器的高頻熱噪聲做貢獻(xiàn)。20.根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述放大器和所述升壓放大器的至少其中之一由一組對(duì)稱的互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管對(duì)構(gòu)成。21.根據(jù)權(quán)利要求10-16中的任一項(xiàng)所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述放大器和所述升壓放大器包括電氣等效器件。22.一種控制電壓調(diào)節(jié)器的方法，包括: 在放大器處產(chǎn)生控制信號(hào)，所述放大器被布置為將所述電壓調(diào)節(jié)器的輸出的至少一部分與參考信號(hào)進(jìn)行比較； 基于所述控制信號(hào)將信號(hào)傳輸通過傳輸器件； 利用被施加到所述控制信號(hào)的升壓電壓來調(diào)整所述控制信號(hào)的幅值；以及 對(duì)所述升壓電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，以在所述放大器處輸出零差分電壓。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括利用所述升壓電壓對(duì)電容進(jìn)行充電，并且經(jīng)由所述電容將所述升壓電壓施加到所述控制信號(hào)。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括將所述控制信號(hào)的所述幅值升壓到高于通往所述傳輸器件的輸入信號(hào)的幅值。25.根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所述控制信號(hào)的所述幅值升壓到等于或高于所述電壓調(diào)節(jié)器的所述輸出的幅值加上所述傳輸器件的柵極至源極電壓的值。26.根據(jù)權(quán)利要求22至24中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括在運(yùn)算放大器處產(chǎn)生所述升壓電壓，其中，所述運(yùn)算放大器的差分輸入分別耦合到所述放大器的差分輸出。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述放大器的所述差分輸出被設(shè)定為輸出平衡的信號(hào)。28.一種低壓差電壓調(diào)節(jié)器，包括: η溝道傳輸晶體管器件，所述η溝道傳輸晶體管器件被布置為接收輸入電壓并且基于施加在所述晶體管器件的柵極處的控制信號(hào)來輸出經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓； 誤差放大器，所述誤差放大器具有耦合到參考電壓的第一輸入和耦合到反饋電壓的第二輸入，所述誤差放大器被布置為基于所述參考電壓與所述反饋電壓之間的差異來輸出所述控制信號(hào)； 飛跨電容，所述飛跨電容耦合到所述誤差放大器的輸出，并且被布置為經(jīng)由升壓信號(hào)來增大所述控制信號(hào)的幅值;以及 升壓放大器，所述升壓放大器具有耦合到所述誤差放大器的第一輸出的第一輸入和耦合到所述誤差放大器的第二輸出的第二輸入，所述升壓放大器被布置為基于所述誤差放大器的差分輸出電壓被設(shè)定為零的來對(duì)所述升壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】H02M3/155GK105829988SQ201480068413
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年11月20日
【發(fā)明人】F·庫特納
【申請人】英特爾德國有限責(zé)任公司