[實(shí)用新型]基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820827210.1
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN208188718U
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏榕山;林家城;楊培祥
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

本實(shí)用新型涉及一種基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO電路。在常規(guī)共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過加入跨導(dǎo)電流增強(qiáng)型電路，靜態(tài)電流支路以及快速響應(yīng)環(huán)路，在同等功耗的情況下，有效提高了LDO的瞬態(tài)響應(yīng)速度，輸入電壓在1.8V?3.3V間變化，輸出電壓穩(wěn)定在1.6V，負(fù)載電容在采樣周期內(nèi)變化，系統(tǒng)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間僅僅為177ns左右，并且系統(tǒng)的靜態(tài)電流為104.1uA，擁有0mA?1mA的帶負(fù)載能力。本實(shí)用新型的LDO有效的提高了LDO的瞬態(tài)響應(yīng)速度，滿足Sigma?delta調(diào)制器的性能要求，通過性能仿真證實(shí)了其性能的可靠，在音頻Sigma?delta調(diào)制器有著巨大的應(yīng)用空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型用于音頻Sigma-delta調(diào)制器中，具體涉及一種基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO電路。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子技術(shù)及集成電路系統(tǒng)的高速發(fā)展，尤其是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代便攜式和消費(fèi)類電子的不斷普及，電源管理芯片在汽車、醫(yī)療、移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及基礎(chǔ)生活設(shè)施等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越大的作用。電源管理芯片作為電池與電子設(shè)備之間的橋梁，承擔(dān)著電源的分配、管理、穩(wěn)壓的作用，電源管理芯片的性能極大程度決定了電子設(shè)備的整體性能。隨著集成電路工藝的不斷革新與發(fā)展。低壓差線性穩(wěn)壓器（Low DropoutRegulator，簡稱 LDO）作為電源管理芯片的一種，其需求量逐步擴(kuò)大。在智能生活以及節(jié)能環(huán)保的大環(huán)境背景下，LDO芯片除了穩(wěn)定、可靠的基本要求以外，逐漸向低功耗、高精度、快速響應(yīng)、低成本等高性能發(fā)展。

傳統(tǒng)的LDO以電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)作為控制環(huán)路，該結(jié)構(gòu)的主要不足之處在于負(fù)載電流的要求，不適用于空載情況。當(dāng)負(fù)載電流小于一定值時(shí)，功率管的柵端電壓增大，使得控制管進(jìn)入線性區(qū)，LDO將失去對輸出電壓的調(diào)節(jié)能力，輸出電壓發(fā)生改變。在電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還有共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)為壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)版。共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)與電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)相比，這個(gè)結(jié)構(gòu)加入一個(gè)共柵極結(jié)構(gòu)的晶體管，這個(gè)晶體管的加入提高了反饋環(huán)路的增益，改善了LDO的負(fù)載調(diào)整率。但是在此結(jié)構(gòu)功率管的柵端仍是個(gè)高阻節(jié)點(diǎn)，柵端仍是個(gè)較低頻率極點(diǎn)，環(huán)路帶寬有限，系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度有限。

本實(shí)用新型提出一種新型的基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO，電路結(jié)構(gòu)清晰簡單，并且可以在高頻變化下啟動(dòng)快速環(huán)路，加快LDO的瞬態(tài)響應(yīng)速度。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO電路，有效的提高了LDO的瞬態(tài)響應(yīng)速度，滿足Sigma-delta調(diào)制器的性能要求，通過性能仿真證實(shí)了其性能的可靠，在音頻Sigma-delta調(diào)制器有著巨大的應(yīng)用空間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種基于共源共柵電壓翻轉(zhuǎn)跟隨器結(jié)構(gòu)的快速響應(yīng)LDO電路，包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M_P、M_N，第一至第四電流源，M1的第一端與M5的第一端、M_P的第一端、M8的第一端、M9的第一端、M10的第一端相連接至VDD，M1的第二端與M6的控制端、M2的第一端連接，M1的控制端與M5的控制端、M9的控制端、M10的控制端、M10的第二端、M7的第二端連接，M2的第二端與M2的控制端、M3的控制端相連接，并經(jīng)第一電流源連接至GND，M3的第一端與M_P的第二端、M_N的第二端相連接作為LDO電路的輸出端，M3的第二端與M_N的控制端、M4的第一端相連接，并經(jīng)第二電流源、第三電流源連接至GND，M4的第二端與M5的第二端、M_P的控制端連接，M4的控制端作為LDO電路的偏置電壓輸入端，M6的第一端與M7的第一端相連接，并經(jīng)第四電流源與M_N的第一端相連接至GND，M6的第二端與M8的第二端、M8的控制端、M9的第二端相連接，M7的控制端連接至基準(zhǔn)電壓源。