[發(fā)明專利]提高增益的電壓調(diào)節(jié)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 01140956.8
• 申請日: 2001-09-27
• 公開（公告）號: CN1373564A
• 公開（公告）日: 2002-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阿米特·伯斯坦;丹尼爾·施卡普
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機(jī)器公司
• 主分類號: H04B1/40
• 分類號: H04B1/40;H04B1/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 黃小臨,王志森

???????????????????????????技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電壓調(diào)節(jié)(穩(wěn)壓器)電路，具體地說，公開一種提高增益的電路，其改進(jìn)一采用帶隙基準(zhǔn)的電壓調(diào)節(jié)器電路的電壓電源抗擾動性(rejection)、電流驅(qū)動范圍和反饋回路穩(wěn)定性等特性。

???????????????????????????背景技術(shù)

一種直流(DC)電壓調(diào)節(jié)器在提供大電流以驅(qū)動外部電路負(fù)荷的同時，將電源電壓調(diào)節(jié)到一優(yōu)選的、精確的、穩(wěn)定的幅值。即使電源電壓漂移和電路負(fù)荷急劇地變化，該調(diào)節(jié)的電壓也應(yīng)是高度穩(wěn)定的和精確的。

在很多應(yīng)用中電源電壓是必不可少的。例如，無線射頻(RF)電話通常利用電池工作，該電池取決于其放電狀態(tài)能產(chǎn)生2.7到5.5伏的原電壓。該電池向天線負(fù)荷(發(fā)射時)和各電路例如壓控振蕩器(VCO)兩者供電。由于電池電壓可能隨電池放電和發(fā)射負(fù)荷動態(tài)變化，在使用電話時從電池引出的電流可能變化十分寬。該引出的電流在1到100毫安的范圍內(nèi)是一般的情況。

VCO響應(yīng)于所施加的電壓信號來產(chǎn)生頻率。由于在VCO可以產(chǎn)生的頻率范圍內(nèi)的每一頻率與施加的電壓成正比例，VCO對于電源電壓的波動是敏感的。需要一高穩(wěn)定性基準(zhǔn)電壓，以防止VCO頻率受電池電壓的波動影響而變化。

在很多應(yīng)用中帶隙基準(zhǔn)是有用的，這是由于當(dāng)經(jīng)歷溫度和電源供電電壓變化時其提供基本不變的電壓。電壓調(diào)節(jié)通常是通過產(chǎn)生帶隙電壓和將這一電壓施加到一電阻串上實(shí)現(xiàn)的。在該電阻串中的各電阻元件之間的電路抽頭點(diǎn)處，取得優(yōu)選的電壓幅值并將其用作基準(zhǔn)電源。選擇性地選擇電阻串中的電阻以在該抽頭點(diǎn)產(chǎn)生所需的電壓幅值。

圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計的方塊示意圖。這一電壓調(diào)節(jié)器包括：帶隙基準(zhǔn)電路11、分壓器以及反饋放大器。將帶隙基準(zhǔn)電壓施加到差分放大器14的一個輸入端，并將被調(diào)節(jié)的電壓的一部分通過MOSFET15以及電阻12和13施加到另一個輸入端。按這種設(shè)計提供的調(diào)節(jié)電壓是按照下式：V_R＝(V_BG^*(R1+R2))/R1確定的，其中V_BG是帶隙電壓，R1是電阻元件12的阻值和R2是電阻元件13的的阻值。

圖2表示用于實(shí)現(xiàn)圖1所示電壓調(diào)節(jié)器的現(xiàn)有技術(shù)的電路結(jié)構(gòu)。其中，在晶體管21的集電極產(chǎn)生帶隙基準(zhǔn)電壓，其等于電阻31兩端的電壓降和晶體管21的基極-發(fā)射極電壓V_be之和。利用電阻23和24的電阻串結(jié)合P-MOS晶體管26產(chǎn)生調(diào)節(jié)電壓，和將其用作帶隙基準(zhǔn)電路以及外部負(fù)荷的電源。一對發(fā)射極耦合的晶體管27和28形成差分反饋放大器，用于調(diào)制(modulate)經(jīng)由MOS晶體管26的漏極-源極結(jié)傳導(dǎo)的電流。通過響應(yīng)于帶隙基準(zhǔn)電壓和加在電阻24兩端的電壓降即輸出基準(zhǔn)電壓的一部分之間的幅值差，調(diào)制晶體管26的漏極-源極電流，可以維持在調(diào)節(jié)電壓端V_reg的直流電壓恒定。即使電源電壓漂移或響應(yīng)于負(fù)荷變化出現(xiàn)電流變化，也可以維持調(diào)節(jié)電壓恒定。

為了獲得電阻24兩端和在調(diào)節(jié)器輸出端的高精度電壓(即良好的電源抗擾動能力)，反饋放大器必須具有高的增益。按照現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計，難于同時獲得反饋放大器的高的增益和高穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)提高增益的改進(jìn)方案可能伴隨引起穩(wěn)定性降低，逆之亦然。增加電阻30的阻值可以提高差分放大器的增益。然而，增加電阻30的數(shù)值會在晶體管26的柵極引起相位-增益極點(diǎn)(phase-gainpole)移動到較低頻率。由于移動相位-增益極點(diǎn)到較低頻率，電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性急劇地惡化。當(dāng)將電壓調(diào)節(jié)器用于向負(fù)荷大范圍變化的外部設(shè)備提供電力時，從增益級到輸出晶體管26使用電流鏡像電路并不能克服該問題。

???????????????????????????發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種電壓調(diào)節(jié)器，其不再因提高增益而降低穩(wěn)定性或因提高穩(wěn)定性而降低增益而需要進(jìn)行取舍。在帶隙基準(zhǔn)電路和電壓調(diào)節(jié)器的差分放大器之間設(shè)置一附加的增益增大(gain-boosting)級。該增益增大級增加了反饋放大器總增益而沒有降低在放大器輸出端的相位-增益極點(diǎn)，以此保證高穩(wěn)定性。

???????????????????????????附圖說明

在下面說明書部分中進(jìn)一步介紹本發(fā)明，結(jié)合附圖閱讀可以更好地理解本發(fā)明，其中：

圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的電壓調(diào)節(jié)器的方塊示意圖；

圖2是表示用于實(shí)現(xiàn)圖1所示的電壓調(diào)節(jié)器的現(xiàn)有技術(shù)的電路圖；

圖3是表示用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)器的電路圖。