專(zhuān)利名稱(chēng)：一種低壓差線性穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子線路領(lǐng)域，特別涉及一種低壓差線性穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子產(chǎn)品向著更小型化、性能更強(qiáng)的方向發(fā)展，片上系統(tǒng)(SOC)成為集成電路發(fā)展方向，一個(gè)片上系統(tǒng)的各個(gè)模塊由單獨(dú)的線性穩(wěn)壓器單獨(dú)供電，各個(gè)線性穩(wěn)壓器共用一個(gè)總的電源線，隨著片上系統(tǒng)復(fù)雜度的提高和工作頻率的提高，電源線上的噪聲和雜波越發(fā)復(fù)雜，影響著片上系統(tǒng)的性能。因此如何提高電源噪聲抑制能力成為低壓差線性穩(wěn)壓器的一個(gè)研究熱點(diǎn)。對(duì)于低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Drop Out Regulator,以下簡(jiǎn)稱(chēng)LD0),傳統(tǒng)的提高電源抑制能力都是在誤差放大器部分進(jìn)行優(yōu)化，例如提高誤差放大器的增益，提高誤差放大器的增益確實(shí)能顯著提高LDO的電源噪聲抑制能力，但是高增益的誤差放大器容易不穩(wěn)定，需要比較復(fù)雜的頻率補(bǔ)償技術(shù)，并且靜態(tài)功耗也顯著增大；再例如在《高性能低壓差線性穩(wěn)壓器研究與設(shè)計(jì)》(浙江大學(xué)，王憶，2010-04-01)這篇博士論文中采用三級(jí)放大器作為運(yùn)算放大器，通過(guò)優(yōu)化使三級(jí)放大器的電源噪聲相互抵消來(lái)提高LDO的電源紋波抑制比，但是三級(jí)放大器的靜態(tài)功耗同樣很大，并且三級(jí)放大器難以完全匹配，隨著工藝偏差，各級(jí)之間電源噪聲抵消的效果會(huì)變差，再者三級(jí)放大器容易不穩(wěn)定。綜上，現(xiàn)有技術(shù)具有功耗大，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何克服現(xiàn)有技術(shù)中低壓差線性穩(wěn)壓器的低靜態(tài)功耗和高電源噪聲抑制能力不能兼得的缺陷。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種低壓差線性穩(wěn)壓器，該低壓差線性穩(wěn)壓器具有電源紋波抑制能力強(qiáng)、功耗小、穩(wěn)定性好的的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出一種低壓差線性穩(wěn)壓器，包括誤差放大器，所述誤差放大器為雙端輸入雙端輸出的全差分誤差放大器，用于將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較以生成殘差信號(hào)并將所述殘差信號(hào)放大，其中，所述參考電壓為所述誤差放大器的正輸入信號(hào)；第一功率器件，用于為負(fù)載提供負(fù)載電流，其中，所述第一功率器件的輸入端與所述誤差放大器的正輸出端相連，所述第一功率器件的輸出端為所述誤差放大器提供負(fù)輸入信號(hào)以及為共模反饋電路提供第一共模電平；第二功率器件，所述第二功率器件與所述第一功率器件的結(jié)構(gòu)一致，并且所述第二功率器件中器件的寬長(zhǎng)比為所述第一功率器件中器件的寬長(zhǎng)比的1/N，其中N>1，其中，所述第二功率器件的輸入端與所述誤差放大器的負(fù)輸出端相連，所述第二功率器件的輸出端為所述共模反饋電路提供第二共模電平；以及所述共模反饋電路，所述共模反饋電路根據(jù)所述第一共模電平、所述第二共模電平以及參考電壓進(jìn)行計(jì)算并生成共?？刂菩盘?hào)，以及輸出所述共?？刂菩盘?hào)給所述誤差放大器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述誤差放大器進(jìn)一步包括第一 NMOS管和第二 NMOS管，其中，所述第一 NMOS管的柵極接第一偏置電壓，所述第二 NMOS管的柵極接所述共?？刂菩盘?hào)，所述第一 NMOS管與第二 NMOS管的源極接地；第三NMOS管和第四NMOS管，其中，所述第三NMOS管和第四NMOS管的源極與所述第一 NMOS管和第二 NMOS管的漏極相連，所述第三NMOS管的柵極與所述誤差放大器的正輸入信號(hào)相連，所述第四NMOS管的柵極與所述誤差放大器的負(fù)輸入信號(hào)相連；第五NMOS管和第六NMOS管，其中，所述第五NMOS管的源極與所述第三NMOS管的漏極相連，所述第六NMOS管的源極與所述第四NMOS管的漏極相連，所述第五NMOS管和第六NMOS管的柵極接第二偏置電壓，所述第五NMOS管的漏極接所述負(fù)輸出端，所述第六NMOS管的漏極接所述正輸出端；以及第一 PMOS管和第二 PNMOS管，其中，所述第一 PMOS管的漏極與所述第五NMOS管的漏極相連,所述第二 PMOS管的漏極與所述第六NMOS管的漏極相連，所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接電源，所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的柵極接第三偏置電壓。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述共模反饋電路進(jìn)一步包括第三PMOS管和第四PMOS管，其中，所述第三PMOS管和第四PMOS管的源極接電源，所述第三PMOS管和第四PMOS管的柵極接第四偏置電壓；第五PMOS管和第六PMOS管，其中，所述第五PMOS管的源極與所述第六PMOS管的源極和第三PMOS管的漏極相連，所述第五PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的所述第一共模電平，所述第六PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的參考電平；第七PMOS管和第八PMOS管，其中，所述第七PMOS管的源極與所述第八PMOS管的源極和第四PMOS管的漏極相連，所述第七PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的所述第二共模電平，所述第八PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的參考電平；第七NMOS管，其中，所述第七NMOS管的源極接地，所述第七NMOS管的柵極與所述第七NMOS管的漏極相連，再與所述第六PMOS管和第八PMOS管的漏極相連，作為所述共模反饋電路的共模輸出端，以輸出所述共?？刂菩盘?hào)給所述誤差放大器；以及第八NMOS管，其中，所述第八NMOS管的源極接地，所述第八NMOS管的柵極與所述第八NMOS管的漏極相連,再與所述第五PMOS管和第七PMOS管的漏極相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，其中，所述第一功率器件的輸出端經(jīng)過(guò)所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻接地，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻之間具有第一節(jié)點(diǎn)，所述第一節(jié)點(diǎn)提供所述第一共模電平和所述負(fù)輸入信號(hào)；第三分壓電阻和第四分壓電阻，其中，所述第二功率器件的輸出端經(jīng)過(guò)所述第三分壓電阻和所述第四分壓電阻接地，所述第三分壓電阻與第四分壓電阻之間具有第二節(jié)點(diǎn)，所述第二節(jié)點(diǎn)提供所述第二共模電平，其中，第一分壓電阻第三分壓電阻=第二分壓電阻第四分壓電阻=1: N。本發(fā)明的低壓差線性穩(wěn)壓器具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)兩個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)能共同抑制電源噪聲對(duì)LDO輸出電壓的影響，顯著提高了 LDO的電源紋波抑制能力；(2)兩個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)共同作用，降低了對(duì)每個(gè)模塊的要求，尤其是降低了對(duì)誤差放大器增益的要求，則顯著減小了誤差放大器的靜態(tài)功耗，從而顯著減小LDO的靜態(tài)功耗；(3)將LDO各個(gè)模塊的要求降低后，電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為簡(jiǎn)單，LDO也更為穩(wěn)定；(4)誤差放大器增益降低，有利于其展寬其帶寬，則LDO能夠抑制更高頻的電源紋波抖動(dòng)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明所述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是本發(fā)明實(shí)施例的低壓差線性穩(wěn)壓器的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的誤差放大器的電路圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的共模反饋電路的電路圖；以及圖4是本發(fā)明實(shí)施例的第一功率器件、第二功率器件及對(duì)應(yīng)的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的電路圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解所述術(shù)語(yǔ)的具體含義。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的低壓差線性穩(wěn)壓器的示意圖。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的低壓差線性穩(wěn)壓器包括誤差放大器I、第一功率器件2、第二功率器件3以及共模反饋電路4。具體地誤差放大器I為雙端輸入雙端輸出的全差分誤差放大器，用于將LDO的反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較以生成殘差信號(hào)并將殘差信號(hào)放大。該誤差放大器3具有三個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口 兩個(gè)差分信號(hào)輸入端(Vin+，Vin-)，兩個(gè)差分信號(hào)輸出端(vout+，Vout-)和一個(gè)共?？刂贫?Vcon)。其中兩個(gè)輸出端的差模信號(hào)受兩個(gè)輸入端的差模信號(hào)控制，兩個(gè)輸出端的共模信號(hào)受共模控制端控制。如圖I所示，該誤差放大器I的正輸入端Vin+接參考電壓Vref，負(fù)輸入端Vin-接反饋電壓Vfl。該誤差放大器I的正輸出端Vout+接第一功率器件2的輸入端，負(fù)輸出端Vout-接第二功率器件3的輸入端?？刂贫薞con接共模反饋電路4提供的共模信號(hào)Vcm_out。第一功率器件2用于為負(fù)載提供負(fù)載電流。其中，第一功率器件2的輸入端與誤差放大器I的正輸出端Vout+相連，輸出端Vout接負(fù)載，該輸出端Vout即LDO的輸出端。第一功率器件2的輸出端經(jīng)過(guò)通過(guò)第一分壓電阻Rfbi和第二分壓電阻Rfb2接地，而RFB1，RFB2分壓(對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn)處)得到反饋電壓Vf 1，該反饋電壓Vfl —方面作為誤差放大器I的負(fù)輸入信號(hào)(即反饋電壓Vfl接誤差放大器I的負(fù)輸入端Vin-)，另一方面作為共模反饋電路4的第一共模電平(即反饋電壓Vfl接共模反饋電路4的第一共模輸入端Vinl)。第二功率器件3與第一功率器件2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一致，第二功率器件3與第一功率器件2的區(qū)別在于不需要對(duì)外提供大的電流，僅作輔助參考作用。第二功率器件3的輸出端經(jīng)過(guò)通過(guò)第三分壓電阻Rfb3和第四分壓電阻Rfb4接地，而RFB3，Rfb4分壓(對(duì)應(yīng)圖中B點(diǎn)處)得到Vf2，該Vf2作為共模反饋電路4的第二共模電平(即反饋電壓Vf2接共模反饋電路4的第二共模輸入端Vin2)。第二功率器件3中器件的寬長(zhǎng)比為第一功率器件2中器件的寬長(zhǎng)比的1/N，其中N>1。相應(yīng)地各個(gè)分壓電阻也應(yīng)符合條件RFB1:Rfb3=Rfb2:Rfb4=I:N。N的取值隨實(shí)際情況定，一般取N=5。共模反饋電路4有三個(gè)輸入信號(hào)兩個(gè)信號(hào)輸入端(Vinl、Vin2)和參考共模電平輸入端(Vcm)。該共模反饋電路4的作用是檢測(cè)Vinl和Vin2的共模電平，將檢測(cè)到的共模電平與參考共模電平作差運(yùn)算后將殘差放大后輸出到共模信號(hào)輸出端(Vcm_out)。其中共模反饋電路4的Vinl，Vin2端分別與四個(gè)分壓電阻產(chǎn)生Vfl，Vf2相連，參考共模電平輸入端Vcm接LDO的參考電壓Vref。共模反饋電路4有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種先檢測(cè)兩個(gè)輸入信號(hào)的共模電平Vin=(Vinl+Vin2)/2，然后計(jì)算該共模電平與參考共模電平的差值Vcm_OUt=Vcm-Vin=Vcm- (Vinl+Vin2)/2 ;另一種實(shí)現(xiàn)方式，用兩個(gè)差分電路分別計(jì)算參考共模電平與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值，V1= (Vcm-Vinl)/2, V2= (Vcm-Vin2)/2，然后將兩個(gè)差值相加Vcm_Out=V^V2=Vcm- (Vinl+Vin2) /2。由此可以看出，本發(fā)明中由誤差放大器I和第一功率器件2構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)，由誤差放大器1，第一功率器件2，第二功率器件3和共模反饋電路4構(gòu)成另一個(gè)負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)，這兩個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)能共同抑制電源噪聲對(duì)LDO輸出電壓的影響。本發(fā)明利用了共模反饋電路提高LDO電源紋波抑制比，其原理是首先對(duì)于全差分的誤差放大器來(lái)說(shuō)，電源上紋波抖動(dòng)對(duì)于誤差放大器兩個(gè)輸出端Vout+，Vout-的影響是一樣的，Vout+通過(guò)功率器件和反饋電阻得到反饋電壓Vfl，Vout-通過(guò)輔助電路和反饋電阻得到反饋電壓Vf2，由于功率器件與輔助電路結(jié)構(gòu)完全一樣，則電源上紋波抖動(dòng)對(duì)Vfl和Vf2的影響也完全一樣，也即電源噪聲的影響是在Vfl和Vf2上疊加了一個(gè)共模信號(hào)，共模反饋電路的作用即為檢測(cè)并放大Vfl和Vf2上的共模信號(hào)Vf = (Vfl+Vf2)/2，并產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)Vcm_out=A* (Vref-Vf) ；Vcm_out與誤差放大器的共?？刂贫薞com相連,則誤差放大器，第一功率器件，第二功率器件，共模反饋電路構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)電源上產(chǎn)生一個(gè)正的偏差時(shí)，誤差放大器的兩個(gè)輸出信號(hào)Vout+和Vout-，以及兩個(gè)反饋信號(hào)Vfl和Vf2, LDO的輸出電壓Vout均跟隨產(chǎn)生一個(gè)正的偏差，則共模反饋電路的輸出信號(hào)Vcm_out產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的偏差，該負(fù)的偏差作用在誤差放大器的共?？刂贫薞con，使誤差放大器的輸出Vout+和Vout-均下降，抵消掉電源上正的偏差的影響，則Vout+和Vout-，Vfl和Vf2以及LDO的輸出電壓Vout均返回到之前的穩(wěn)定電平；反之，當(dāng)電源上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的偏差時(shí)，情況也一樣。因此，共模反饋電路與誤差放大器，第一功率器件，第二功率器件(以及分壓電阻)構(gòu)成的負(fù)反饋系統(tǒng)能抑制電源偏差對(duì)LDO輸出電壓的影響，也即增強(qiáng)LDO的噪聲抑制能力。其抑制噪聲的能力受該負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益影響，能夠抑制的噪聲的帶寬受該負(fù)反饋系統(tǒng)的帶寬影響。本發(fā)明的低壓差線性穩(wěn)壓器具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)兩個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)能共同抑制電源噪聲對(duì)LDO輸出電壓的影響，顯著提高了 LDO的電源紋波抑制能力；(2)兩個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)共同作用，降低了對(duì)每個(gè)模塊的要求，尤其是降低了對(duì)誤差放大器增益的要求，則顯著減小了誤差放大器的靜態(tài)功耗，從而顯著減小LDO的靜態(tài)功耗；(3)將LDO各個(gè)模塊的要求降低后，電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為簡(jiǎn)單，LDO也更為穩(wěn)定；(4)誤差放大器增益降低，有利于其展寬其帶寬，則LDO能夠抑制更高頻的電源紋波抖動(dòng)。為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合圖2-圖4對(duì)本發(fā)明的各部件分別作進(jìn)一步介紹。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的誤差放大器的電路圖。如圖2所示，本發(fā)明的誤差放大器I進(jìn)一步包括第一 NMOS管匪I和第二 NMOS管匪2，其中，第一 NMOS管匪I的柵極接第一偏置電壓Vbiasl，第二 NMOS管匪2的柵極接共?？刂菩盘?hào)Vcon，第一 NMOS管匪I與第二 NMOS管匪2的源極接地；第三NMOS管匪3和第四NMOS管NM4，其中，第三NMOS管NM3和第四NMOS管NM4的源極與第一 NMOS管NMl和第二NMOS管匪2的漏極相連，第三NMOS管匪3的柵極與誤差放大器的正輸入信號(hào)Vin+相連，第四NMOS管NM4的柵極與誤差放大器的負(fù)輸入信號(hào)Vin-相連；第五NMOS管NM5和第六NMOS管NM6，其中，第五NMOS管NM5的源極與第三NMOS管NM3的漏極相連，第六NMOS管NM6的源極與第四NMOS管NM4的漏極相連，第五NMOS管NM5和第六NMOS管NM6的柵極接第二偏置電壓Vbias2，第五NMOS管NM5的漏極接負(fù)輸出端Vout-，第六NMOS管NM6的漏極接正輸出端Vout+ ；以及第一 PMOS管PMl和第二 PNMOS管，其中，第一 PMOS管PMl的漏極與第五NMOS管NM5的漏極相連，第二 PMOS管PM2的漏極與第六NMOS管NM6的漏極相連，第一 PMOS管PMl和第二 PMOS管PM2的源極接電源VDD，第一 PMOS管PMl和第二 PMOS管PM2的柵極接第三偏置電壓Vbias3。其中匪1，匪2為放大器提供偏置電流，匪3和NM4為主放大管，將輸出差分電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為差分電流信號(hào)，匪5和NM6為隔離管，用來(lái)隔離輸出電壓對(duì)輸入的影響，提高放大器的反向隔離性能，PMl和PM2作為有源電阻，將差分電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分電壓信號(hào)輸出。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的共模反饋電路的電路圖。如圖3所示，本發(fā)明的共模反饋電路4進(jìn)一步包括第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4，其中，第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4的源極接電源VDD，第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4的柵極接第四偏置電壓Vbias4 ;第五PMOS管PM5和第六PMOS管PM6，其中，第五PMOS管PM5的源極與第六PMOS管PM6的源極和第三PMOS管PM3的漏極相連，第五PMOS管PM5的柵極接共模反饋電路的第一共模電平Vinl，第六PMOS管PM6的柵極接共模反饋電路的參考電平Vcm ;第七PMOS管PM7和第八NMOS管PM8，其中，第七PMOS管PM7的源極與第八NMOS管PM8的源極和第四PMOS管PM4的漏極相連，第七PMOS管PM7的柵極接共模反饋電路的第二共模電平Vin2，第八NMOS管PM8的柵極接共模反饋電路的參考電平Vcm ;第七NMOS管NM7，其中，第七NMOS管NM7的源極接地，第七NMOS管NM7的柵極與第七NMOS管NM7的漏極相連，再與第六PMOS管PM6和第八NMOS管PM8的漏極相連，作為共模反饋電路的共模輸出端Vcm_out，以輸出共?？刂菩盘?hào)給誤差放大器；以及第八NMOS管NM8，其中，第八NMOS管NM8的源極接地，第八NMOS管NM8的柵極與第八NMOS管NM8的漏極相連，再與第五PMOS管PM5和第七PMOS管PM7的漏極相連。其中，PM3為PM5和PM6提供直流偏置電流，PM5和PM6構(gòu)成差分對(duì)，PM6的漏極輸出電流為gm(Vcm-Vinl)/2 ；PM4為PM7和PM8提供直流偏置電流，PM7和PM8構(gòu)成差分對(duì)，PM8的漏極輸出電流為gm(Vcm-Vin2)/2，匪7采用二極管連接方式，作為二極管電阻，收集PM6和PM8的漏極電流，并將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，作為共模輸出信號(hào)Vcm_outsgjUVcm-Vinl/^-Vir^/^)，其中 gm 為 PM5，PM6，PM7，PM8 的跨導(dǎo)，R 為 NM7 的等效電阻，近似等l/gm2 (gm2為PM7的跨導(dǎo))。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的第一功率器件、第二功率器件及對(duì)應(yīng)的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的電路圖。如圖4所示，可明顯地看出第一功率器件2與第二功率器件3具有相同的結(jié)構(gòu)。其中，第一功率器件2中，NMOS管Ml是功率管，柵極接輸入控制電壓Vcon，源極接輸出電流端，在LDO的閉環(huán)系統(tǒng)中，輸出電流端即為L(zhǎng)DO的輸出電壓端，其電壓是恒定的，即Ml的源極電壓是恒定的，當(dāng)柵極電壓Vcom上升時(shí)，LDO對(duì)外輸出電流增大，反之減??；NM0S管M2是隔離管，用來(lái)隔離VDD上電源噪聲對(duì)Ml輸出電流的影響，M2的源極接Ml的漏極，M2的漏極接VDD，柵極通過(guò)電阻Rl接VDD，并且其柵極與地之間并聯(lián)電阻Cl，Rl和Cl構(gòu)成RC網(wǎng)絡(luò)，抑制電源上高頻噪聲對(duì)輸出電流的影響。該第一功率器件2的輸出端經(jīng)過(guò)第一分壓電阻Rfbi和第二分壓電阻Rfb2后接地，且RFB1，Rfb2之間具有第一節(jié)點(diǎn)A點(diǎn)，該A點(diǎn)提供Vfl。第二功率器件3及其對(duì)應(yīng)的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與第一功率器件及其對(duì)應(yīng)的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)完全一樣，只是其MOS管M3，Μ4的寬度W是功率器件對(duì)應(yīng)的管子Ml，M2的1/Ν(Ν>1)，因?yàn)槠洳恍枰獙?duì)外提供大的負(fù)載電流，只需要能反應(yīng)電源噪聲對(duì)輸出反饋電壓的影響即可。相應(yīng)地，第二功率器件3對(duì)應(yīng)的分壓電阻RFB3，RFB4分別取的是RFB1，RFB2的N倍。需要說(shuō)明的是，第一、第二功率器件及其反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的形式亦可以采取其他形式，圖4的示例僅是為了闡述的方便，而不作為本發(fā)明的限定。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)所述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，包括誤差放大器，所述誤差放大器為雙端輸入雙端輸出的全差分誤差放大器，用于將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較以生成殘差信號(hào)并將所述殘差信號(hào)放大，其中，所述參考電壓為所述誤差放大器的正輸入信號(hào)；第一功率器件，用于為負(fù)載提供負(fù)載電流，其中，所述第一功率器件的輸入端與所述誤差放大器的正輸出端相連，所述第一功率器件的輸出端為所述誤差放大器提供負(fù)輸入信號(hào)以及為共模反饋電路提供第一共模電平；第二功率器件，所述第二功率器件與所述第一功率器件的結(jié)構(gòu)一致，并且所述第二功率器件中器件的寬長(zhǎng)比為所述第一功率器件中器件的寬長(zhǎng)比的1/N，其中N>1，其中，所述第二功率器件的輸入端與所述誤差放大器的負(fù)輸出端相連，所述第二功率器件的輸出端為所述共模反饋電路提供第二共模電平；以及所述共模反饋電路，所述共模反饋電路根據(jù)所述第一共模電平、所述第二共模電平以及參考電壓進(jìn)行計(jì)算并生成共?？刂菩盘?hào)，以及輸出所述共?？刂菩盘?hào)給所述誤差放大器。
2.如權(quán)利要求I所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述誤差放大器進(jìn)一步包括: 第一 NMOS管和第二 NMOS管，其中，所述第一 NMOS管的柵極接第一偏置電壓，所述第二NMOS管的柵極接所述共?？刂菩盘?hào)，所述第一 NMOS管與第二 NMOS管的源極接地；第三NMOS管和第四NMOS管，其中，所述第三NMOS管和第四NMOS管的源極與所述第一 NMOS管和第二 NMOS管的漏極相連，所述第三NMOS管的柵極與所述誤差放大器的正輸入信號(hào)相連，所述第四NMOS管的柵極與所述誤差放大器的負(fù)輸入信號(hào)相連；第五NMOS管和第六NMOS管，其中，所述第五NMOS管的源極與所述第三NMOS管的漏極相連，所述第六NMOS管的源極與所述第四NMOS管的漏極相連，所述第五NMOS管和第六 NMOS管的柵極接第二偏置電壓，所述第五NMOS管的漏極接所述負(fù)輸出端，所述第六NMOS管的漏極接所述正輸出端；以及第一 PMOS管和第二 PNMOS管，其中，所述第一 PMOS管的漏極與所述第五NMOS管的漏極相連，所述第二 PMOS管的漏極與所述第六NMOS管的漏極相連，所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接電源，所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的柵極接第三偏置電壓。
3.如權(quán)利要求I所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述共模反饋電路進(jìn)一步包括第三PMOS管和第四PMOS管，其中，所述第三PMOS管和第四PMOS管的源極接電源，所述第三PMOS管和第四PMOS管的柵極接第四偏置電壓；第五PMOS管和第六PMOS管，其中，所述第五PMOS管的源極與所述第六PMOS管的源極和第三PMOS管的漏極相連，所述第五PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的所述第一共模電平，所述第六PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的參考電平；第七PMOS管和第八PMOS管，其中，所述第七PMOS管的源極與所述第八PMOS管的源極和第四PMOS管的漏極相連，所述第七PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的所述第二共模電平，所述第八PMOS管的柵極接所述共模反饋電路的參考電平；第七NMOS管，其中，所述第七NMOS管的源極接地，所述第七NMOS管的柵極與所述第七 NMOS管的漏極相連，再與所述第六PMOS管和第八PMOS管的漏極相連，作為所述共模反饋電路的共模輸出端，以輸出所述共?？刂菩盘?hào)給所述誤差放大器；以及第八NMOS管，其中，所述第八NMOS管的源極接地，所述第八NMOS管的柵極與所述第八 NMOS管的漏極相連，再與所述第五PMOS管和第七PMOS管的漏極相連。
4.如權(quán)利要求I所述的低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括第一分壓電阻和第二分壓電阻，其中，所述第一功率器件的輸出端經(jīng)過(guò)所述第一分壓電阻和所述第二分壓電阻接地，所述第一分壓電阻與第二分壓電阻之間具有第一節(jié)點(diǎn)，所述第一節(jié)點(diǎn)提供所述第一共模電平和所述負(fù)輸入信號(hào)；第三分壓電阻和第四分壓電阻，其中，所述第二功率器件的輸出端經(jīng)過(guò)所述第三分壓電阻和所述第四分壓電阻接地，所述第三分壓電阻與第四分壓電阻之間具有第二節(jié)點(diǎn)，所述第二節(jié)點(diǎn)提供所述第二共模電平，其中，第一分壓電阻第三分壓電阻=第二分壓電阻第四分壓電阻=1:N。
全文摘要
本發(fā)明提出一種低壓差線性穩(wěn)壓器，包括誤差放大器，誤差放大器為雙端輸入雙端輸出的全差分誤差放大器，用于將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較以生成殘差信號(hào)并將所述殘差信號(hào)放大；第一功率器件，用于為負(fù)載提供負(fù)載電流；第二功率器件，第二功率器件與第一功率器件結(jié)構(gòu)一致，但寬長(zhǎng)比縮??；以及共模反饋電路，共模反饋電路根據(jù)所述第一功率器件輸出端提供的第一共模電平、第二功率器件輸出端提供的第二共模電平以及參考電壓進(jìn)行計(jì)算并生成共模控制信號(hào)，以及輸出共?？刂菩盘?hào)給誤差放大器。本發(fā)明提高了電路的對(duì)稱(chēng)性，能夠?qū)㈦娫瓷系亩秳?dòng)轉(zhuǎn)化為共模信號(hào)，使共模抑制電路的作用更為明顯，進(jìn)一步地提高了低壓差線性穩(wěn)壓器的電源紋波抑制比。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102929319SQ201210382528
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者鄒偉, 趙博, 楊華中 申請(qǐng)人:清華大學(xué)