一種快速恢復(fù)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種快速恢復(fù)電路，適用于連接到受控電路的一個(gè)端口以使該端口的電壓快速脫離無(wú)效區(qū)域，所述快速恢復(fù)電路包括第一MOS管、第二MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點(diǎn)、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一MOS管的源極和漏極其中一個(gè)與所述電流注入節(jié)點(diǎn)連接，另一個(gè)與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)，所述第二MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
【專利說(shuō)明】一種快速恢復(fù)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可讓電路的一個(gè)端口的電壓脫離無(wú)效區(qū)域的快速恢復(fù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在模擬集成電路中，特別是開(kāi)關(guān)電源芯片中，通常會(huì)用到誤差放大器和比較器。誤差放大器的作用是根據(jù)正相輸入端與反相輸入端的電壓值，調(diào)整誤差放大器的控制電壓來(lái)改變輸出電壓，使正、反輸入端近似相等。比較器的作用是判斷正相和反相輸入端電壓值的高低,并通過(guò)輸出電平的高低來(lái)表示。
[0003]誤差放大器在輸入端不斷變化的同時(shí)，其控制電壓也在相應(yīng)地調(diào)整。若是在某個(gè)狀態(tài)下，誤差放大器的控制電壓進(jìn)入了無(wú)效的區(qū)域，則當(dāng)下個(gè)狀態(tài)來(lái)臨時(shí)，誤差放大器尚未從無(wú)效的區(qū)域恢復(fù)，會(huì)使響應(yīng)速度變慢，導(dǎo)致輸出電壓失控。
[0004]比較器的輸出級(jí)的輸出電壓通常只有高和低兩種，輸出級(jí)輸出電壓由高到低翻轉(zhuǎn)時(shí)的輸出級(jí)的輸入電壓稱為翻轉(zhuǎn)電壓。比較器的延遲很大一部分是來(lái)自于輸入電壓與翻轉(zhuǎn)電壓的壓差。
[0005]上述電壓落入無(wú)效區(qū)域的問(wèn)題在其它電路中也存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速恢復(fù)電路，可讓電路的一個(gè)端口的電壓脫離無(wú)效區(qū)域。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種快速恢復(fù)電路，適用于連接到一受控電路的一個(gè)端口以使該端口的電壓快速脫離無(wú)效區(qū)域。所述快速恢復(fù)電路包括第一MOS管、第二MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點(diǎn)、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一 MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一 MOS管的源極和漏極其中一個(gè)與所述電流注入節(jié)點(diǎn)連接，另一個(gè)與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二 MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)，所述第二 MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
[0008]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述電流源包括第三MOS管以及與第三MOS管的柵極相連接的偏置電壓，所述第三MOS管的源極和漏極其中一個(gè)連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接所述第一電源端或第二電源端。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一 MOS管和所述第二 MOS管均為NMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第二電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第三MOS管為PMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第一電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一 MOS管和所述第二 MOS管均為PMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第一電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第三MOS管為NMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第二電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明另提出一種誤差放大器，在該誤差放大器的輸出端連接有如前所述的快速恢復(fù)電路。
[0014]本發(fā)明另提出一種比較器，在該比較器的輸出端連接有如前所述的快速恢復(fù)電路。
[0015]本發(fā)明的快速恢復(fù)電路的優(yōu)點(diǎn)在于限制某點(diǎn)電壓的最大(最小)電壓值，以實(shí)現(xiàn)電路的快速恢復(fù)，提高瞬態(tài)響應(yīng)的能力。本發(fā)明的快速恢復(fù)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)明顯增加電路復(fù)雜度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明，其中:
[0017]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的快速恢復(fù)電路圖。
[0018]圖2示出本發(fā)明一實(shí)施例的電流源結(jié)構(gòu)。
[0019]圖3示出本發(fā)明另一實(shí)施例的快速恢復(fù)電路圖。
[0020]圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用快速恢復(fù)電路的誤差放大器電路圖。
[0021]圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用快速恢復(fù)電路的比較器電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例描述一種適用于快速恢復(fù)電路，該電路可連接到受控電路的一個(gè)端口(通常是輸出端)，檢測(cè)該端口的電壓，當(dāng)檢測(cè)該電壓超出容許范圍而進(jìn)入無(wú)效區(qū)域時(shí)，以上拉或下拉的方式使該電壓快速脫離無(wú)效區(qū)域。這一快速恢復(fù)電路實(shí)質(zhì)上是一種最低或最高電壓限幅電路。本發(fā)明的受控電路包括但不限于，誤差放大器、比較器。
[0023]圖1示出本發(fā)明一實(shí)施例的快速恢復(fù)電路圖。參照?qǐng)D1所示，該電路通過(guò)檢測(cè)需要限幅的端口，當(dāng)檢測(cè)到電壓過(guò)低時(shí)，向端口注入電流，以避免電壓進(jìn)一步降低。快速恢復(fù)電路100具有輸入端101、第一電源端VDD、第二電源端GND及電流注入節(jié)點(diǎn)102。快速恢復(fù)電路100包括檢測(cè)NMOS管103、上拉NMOS管104及電流源105。輸入端101連接到需要限幅的端口，例如誤差放大器或比較器的一個(gè)端。NMOS管103的柵極連接到輸入端101，用來(lái)檢測(cè)需要限幅的端口。NMOS管103的漏極連接電流注入節(jié)點(diǎn)102，NM0S管103的源極連接第二電源端GND。上拉NMOS管104用來(lái)向需要限幅的端口注入電流。上拉NMOS管104的柵極和漏極均連接電流注入節(jié)點(diǎn)102，上拉NMOS管104的源極連接輸入端101。電流源105產(chǎn)生偏置電流，并連接電流注入節(jié)點(diǎn)102。在本實(shí)施例中，該電流源105可以包括一 PMOS管106、與PMOS管106柵極相連接的偏置電壓VBS，PM0S管106的源極與第一電源端VDD相連接，如圖2所示。
[0024]當(dāng)輸入端101的電壓遠(yuǎn)大于檢測(cè)NMOS管103的閾值電壓時(shí)，檢測(cè)NMOS管103的導(dǎo)通能力強(qiáng)于電流源105，電流注入節(jié)點(diǎn)102的電壓接近0，上拉NMOS管104不工作，沒(méi)有電流注入到輸入端101。當(dāng)輸入端101的電壓下降到接近、等于甚至小于檢測(cè)NMOS管103的閾值電壓時(shí)，由于檢測(cè)NMOS管103的導(dǎo)通能力減弱，電流注入節(jié)點(diǎn)102的電壓慢慢上升。當(dāng)電流注入節(jié)點(diǎn)102的電壓上升至比輸入端101高一個(gè)NMOS管104的閾值電壓時(shí)，NMOS管104導(dǎo)通，使得電流源105的電流經(jīng)向NMOS管104輸入端101注入，阻止輸入端101的電壓繼續(xù)降低。
[0025]用PMOS管來(lái)替換上述NMOS管可實(shí)現(xiàn)最高電壓限幅功能的快速恢復(fù)電路。因此本發(fā)明的實(shí)施例可以使用MOS管(PM0S管或NMOS管)來(lái)組成快速恢復(fù)電路。
[0026]圖3示出本發(fā)明又一實(shí)施例的快速恢復(fù)電路圖。參照?qǐng)D3所示，該電路通過(guò)檢測(cè)需要限幅的端口，當(dāng)檢測(cè)到電壓過(guò)高時(shí)，向端口注入電流，以避免電壓進(jìn)一步降低?？焖倩謴?fù)電路200具有輸入端201、第一電源端VDD、第二電源端GND和電流注入節(jié)點(diǎn)202，并包括檢測(cè)PMOS管203、下拉PMOS管204以及作為電流源的NMOS管205。輸入端201連接到需要限幅的端口，例如受控電路的一個(gè)端。檢測(cè)PMOS管203的柵極連接到輸入端201，用來(lái)檢測(cè)需要限幅的端口。檢測(cè)PMOS管203的源極連接第一電源端VDD，漏極連接該電流注入節(jié)點(diǎn)202。下拉PMOS管204用來(lái)向需要限幅的端口注入電流。下拉PMOS管204的柵極和漏極均連接電流注入節(jié)點(diǎn)202，下拉PMOS管204的源極連接輸入端201。電流源NMOS管205產(chǎn)生偏置電流，并連接電流注入節(jié)點(diǎn)202。雖然在此使用單個(gè)MOS管和偏置電壓VBS來(lái)實(shí)現(xiàn)電流源，但可以理解的是，電流源可以是其它的結(jié)構(gòu)。電流源NMOS管205的柵端206接外部偏置電壓VBS，為NMOS管205提供偏置電流。電流源NMOS管205的源極連接第二電源端GND，漏極連接電流注入節(jié)點(diǎn)202。
[0027]當(dāng)輸入端201的電壓與電源電壓VDD之差大于檢測(cè)PMOS管203的閾值電壓時(shí)，檢測(cè)PMOS管203的導(dǎo)通能力強(qiáng)于NMOS管205，電流注入節(jié)點(diǎn)202的電壓接近電源電壓，因此對(duì)主電路沒(méi)有任何影響。下拉PMOS管204不工作，沒(méi)有電流注入到輸入端201。當(dāng)輸入端201的電壓升高，使其與電源電壓之差漸漸接近檢測(cè)PMOS管203的閾值電壓時(shí)，檢測(cè)PMOS管203的電流能力減弱，電流注入節(jié)點(diǎn)202的電壓慢慢下降。下拉PMOS管204的柵端與漏端均接在電流注入節(jié)點(diǎn)202形成二極管連接，當(dāng)電流注入節(jié)點(diǎn)202與輸入端201的電壓差超過(guò)下拉PMOS管204的閾值電壓后，下拉PMOS管204導(dǎo)通并向輸入端201拉電流，阻止輸入端201的電壓進(jìn)一步上升，最終將輸入端201的最高電壓限制在電源電壓減去下拉PMOS管204的閾值電壓。
[0028]上述的快速恢復(fù)電路可以應(yīng)用于誤差放大器中，圖4示出本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用快速恢復(fù)電路的誤差放大器電路圖，本實(shí)施例的快速恢復(fù)電路使用PMOS管。
[0029]參照?qǐng)D4所示，誤差放大器301、PMOS管302、電阻303和304組成了一個(gè)常見(jiàn)的電壓負(fù)反饋運(yùn)算放大器。它的工作方式是:誤差放大器301檢測(cè)其輸入端305和306的電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)輸出端307的電壓改變PMOS管302的電流，使輸入端305和306的電壓近似相等。這個(gè)運(yùn)算放大器在正常工作時(shí)，PMOS管302的電流是一直存在的，因此輸出端307的電壓總是低于電源電壓VDD與PMOS管302閾值電壓之差。由于各種各樣的原因，輸入端306的電壓會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)該電壓大于輸入端305的電壓時(shí),輸出端307的電壓會(huì)慢慢上升,直到輸入端305與306的電壓近似相等為止。若輸入端305的電壓恢復(fù)較慢，輸出端307的電壓會(huì)上升至電源電壓與PMOS管302閾值電壓之差甚至更高，此時(shí)PMOS管302已不再有電流流過(guò)。當(dāng)輸入端306的電壓再次改變并降到輸入端305的電壓以下時(shí)，輸出端307的電壓需要降低，使PMOS管302的電流增大以滿足輸入端305、306的電壓相等。而此時(shí)由于輸出端307處在一個(gè)較高的電壓值，當(dāng)輸入端302的電壓降低后，輸出端307的電壓需要下降至電源電壓VDD與PMOS管302的閾值電壓之差以下，因此從輸出端307的初始電壓到電源電壓VDD與PM0S管302閾值電壓之差這段電壓區(qū)間對(duì)于輸出端電壓來(lái)說(shuō)均是無(wú)效區(qū)間，進(jìn)入無(wú)效區(qū)間會(huì)影響電路對(duì)瞬態(tài)變化的相應(yīng)。若是能消除或減少輸出端電壓進(jìn)入無(wú)效區(qū)間的可能，那么就可以使電路快速恢復(fù)，提高瞬態(tài)響應(yīng)。
[0030]快速恢復(fù)電路200具有輸入端201和電流注入節(jié)點(diǎn)202，并包括檢測(cè)PMOS管203、下拉PMOS管204以及電流源NMOS管205。檢測(cè)PMOS管203的柵端與誤差放大器的輸出端307相連以檢測(cè)其端電壓，檢測(cè)PMOS管203的源極連接第一電源端VDD，漏極連接該電流注入節(jié)點(diǎn)202。下拉PMOS管204的柵極和漏極連接該電流注入節(jié)點(diǎn)202，源極連接誤差放大器的輸出端307。電流源NMOS管205的柵端206接外部偏置電壓，為NMOS管205提供偏置電流。電流源NMOS管205的源極連接第二電源端GND，漏極連接電流注入節(jié)點(diǎn)202。
[0031]當(dāng)輸出端307與電源電壓VDD之差遠(yuǎn)大于檢測(cè)PMOS管203的閾值電壓時(shí)，檢測(cè)PMOS管203的電流能力比電流源NMOS管205強(qiáng)，電流注入節(jié)點(diǎn)202的電壓接近電源電壓VDD,因此對(duì)主電路沒(méi)有任何影響。當(dāng)輸出端307與電源電壓VDD之差漸漸接近檢測(cè)PMOS管203的閾值電壓時(shí)，檢測(cè)PMOS管203的電流能力減弱，電流注入節(jié)點(diǎn)202的電壓慢慢下降。下拉PMOS管204的柵端與漏端均接在電流注入節(jié)點(diǎn)202形成二極管連接，當(dāng)電流注入節(jié)點(diǎn)202與輸出端307的電壓差超過(guò)下拉PMOS管204的閾值電壓后，下拉PMOS管204導(dǎo)通并向輸出端307拉電流，阻止輸出端307的電壓進(jìn)一步上升，最終將輸出端307的最高電壓限制在電源電壓VDD減去下拉PMOS管204的閾值電壓。
[0032]上述的快速恢復(fù)電路也可以應(yīng)用于誤差放大器中。圖5示出本發(fā)明一實(shí)施例的應(yīng)用快速恢復(fù)電路的比較器電路圖。本實(shí)施例的快速恢復(fù)電路使用NMOS管。參照?qǐng)D5所示，400為比較器，200為具有最高電壓限幅功能的快速恢復(fù)電路。快速恢復(fù)電路200具有輸入端201，其連接到比較器500的輸出端，用于限制這一端的最高電壓?？焖倩謴?fù)電路200的工作過(guò)程已如前一應(yīng)用例所描述，在此不再展開(kāi)敘述。
[0033]本發(fā)明實(shí)施例的快速恢復(fù)電路能夠檢測(cè)受控電路中某一端的電壓變化，當(dāng)這一電壓超過(guò)所容許的范圍(上限或下限)時(shí)，向該端注入電流以讓這一電壓恢復(fù)到所容許的范圍內(nèi)。也就是說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)限制某點(diǎn)電壓的最大(最小)電壓值，以實(shí)現(xiàn)電路的快速恢復(fù)，從而提聞瞬態(tài)響應(yīng)的能力。
[0034]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種快速恢復(fù)電路，適用于連接到一受控電路的一個(gè)端口以使該端口的電壓快速脫離無(wú)效區(qū)域，其特征在于:所述快速恢復(fù)電路包括第一 MOS管、第二 MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點(diǎn)、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一 MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一 MOS管的源極和漏極其中一個(gè)與所述電流注入節(jié)點(diǎn)連接，另一個(gè)與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二 MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)，所述第二 MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的快速恢復(fù)電路，其特征在于，所述電流源包括第三MOS管以及與第三MOS管的柵極相連接的偏置電壓，所述第三MOS管的源極和漏極其中一個(gè)連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)連接所述第一電源端或第二電源端。
3.如權(quán)利要求1或2所述的快速恢復(fù)電路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為NMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第二電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的快速恢復(fù)電路，其特征在于，所述第三MOS管為PMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第一電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的快速恢復(fù)電路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為PMOS管，所述第一MOS管的源極與所述第一電源端相連接，所述第一MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點(diǎn)相連接。
6.如權(quán)利要求5所述的快速恢復(fù)電路，其特征在于，所述第三MOS管為NMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第二電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點(diǎn)。
7.一種誤差放大器，在該誤差放大器的輸出端連接有如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的快速恢復(fù)電路。
8.—種比較器，在該比較器的輸出端連接有如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的快速恢復(fù)電路。
【文檔編號(hào)】H03K19/094GK103780245SQ201210407747
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月23日
【發(fā)明者】劉天罡, 樊茂 申請(qǐng)人:華潤(rùn)矽威科技（上海）有限公司