[發(fā)明專利]一種低噪聲高電源抑制比的兩級低壓差線性穩(wěn)壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911257150.X
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN110837268B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李巍;胡晗;葉驕
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種低噪聲高電源抑制比的兩級低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，由一個高電源抑制比的低壓差線性穩(wěn)壓器101和一個低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器201級聯(lián)而成；所述高電源抑制比的低壓差線性穩(wěn)壓器101由一個高電源抑制比的帶隙基準電壓源102和一個高電源抑制比低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路103組成；低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器201由一個低噪聲帶隙基準電壓源202和一個低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路203組成；其中，在1.8V電源電壓VDD下，高電源抑制比帶隙基準電壓源102為高電源抑制比低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路103提供600mV的基準電壓VREF1；高電源抑制比的低壓差線性穩(wěn)壓器101的1.4V輸出電壓VDD1作為下級低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器201的電源電壓，低噪聲帶隙基準電壓源202為低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路203提供600mV的基準電壓VREF2，最終兩級低壓差線性穩(wěn)壓器輸出600mV的零溫度系數(shù)電壓Vout；

其中，所述高電源抑制比低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路103，是在傳統(tǒng)無片外電容低壓差線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了電源紋波襯底注入技術(shù)，以此顯著提高電源抑制比；主要由誤差放大器、功率管、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)、電源紋波提取電路、電源紋波放大電路及負載電流檢測電路五部分組成；其中，所述誤差放大器采用折疊型共源共柵放大器結(jié)構(gòu)，以較高的低頻增益來獲得電路低頻時較好的電源抑制比性能；所述功率管采用晶體管PMOS以獲得較低的壓降；所述電源紋波提取電路為電源紋波放大電路提供帶有電源噪聲的正向輸入電壓和無噪聲的干凈負向輸入電壓；所述電源紋波放大電路由寬帶運放EA_FF和一個電阻反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中寬帶運放為兩級運放，第一級為折疊共源共柵放大器，第二級為共源放大器，之后接入源跟隨器，以此降低輸出阻抗并把輸出極點推向高頻，且電源紋波放大電路中的電阻反饋網(wǎng)絡(luò)中采用MOS管作為可變電阻，由負載電流檢測電路控制其阻值，從而動態(tài)控制電源波紋放大系數(shù)K的值，將電源紋波放大后注入功率管的襯底；所述負載電流檢測電路利用檢測電流控制電源紋波放大電路中可變電阻R_2a的電阻值，從而動態(tài)控制電源紋波放大系數(shù)，以此保證電路在不同的負載電流下電源抑制比均有較大帶寬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述高電源抑制比帶隙基準電壓源102采用Banba結(jié)構(gòu)；主要由啟動電路、誤差放大器、偏置電路、核心電路及RC濾波網(wǎng)絡(luò)五部分組成；其中，所述核心電路采用Banba架構(gòu)，實現(xiàn)600mV的輸出電壓VREF1；所述誤差放大器采用對稱性O(shè)TA結(jié)構(gòu)，利用運放本身的高電源抑制比和較大增益來提高帶隙基準電壓源的電源抑制比；所述偏置電路由一個NMOS電流鏡和五個級聯(lián)的PMOS構(gòu)成，其中五個PMOS柵極連在一起，電流鏡確定的源漏電流使得級聯(lián)PMOS管柵極電壓固定，以此作為偏置電壓；所述啟動電路中通過兩個晶體管M_P1、M_P2、電容C₁與電源電壓的互動來完成整個電路的開啟，電路開啟后啟動電路不工作；所述RC濾波網(wǎng)絡(luò)接在帶隙基準電壓源輸出端，以此濾去高頻噪聲，同時提高高頻處的電源抑制比。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述低噪聲帶隙基準電壓源202，主要由啟動電路、誤差放大器、核心電路三部分組成；其中，所述啟動電路中通過三個晶體管MPS1、MNS1、MNS2與電源電壓的互動來完成整個電路的開啟，電路開啟后啟動電路不工作；所述誤差放大器采用差分對結(jié)構(gòu)；所述核心電路中級聯(lián)MOS管處于飽和區(qū)的柵極電壓可作為零溫度系數(shù)基準電壓，通過運算放大器的兩輸入節(jié)點電位差鉗制作用，利用電阻分壓作用可實現(xiàn)600mV零溫度系數(shù)電壓輸出VREF2。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述低噪聲低壓差線性穩(wěn)壓器主體電路203，主要由誤差放大器、RC濾波網(wǎng)絡(luò)、功率管三部分組成，相比于傳統(tǒng)的低壓差線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)，其取消了反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，直接將功率管NMOS源極與誤差放大器相連，以避免低噪聲帶隙基準電壓源202的輸出噪聲與電路中誤差放大器的等效參考輸入噪聲的閉環(huán)增益放大，同時也減少來自反饋電阻本身的噪聲；所述功率管采用NMOS以獲得較高的環(huán)路穩(wěn)定性；所述誤差放大器采用B型運放，以配合NMOS功率管得到電路較好的電源抑制比性能，同時誤差放大器采用折疊型共源共柵結(jié)構(gòu)；所述RC濾波網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成低通濾波器，誤差放大器輸出級直接接入RC濾波網(wǎng)絡(luò)，RC濾波網(wǎng)絡(luò)輸出再與NMOS功率管柵極相連，以此濾掉電路環(huán)路帶寬外的噪聲，同時濾波電容還采用MOS電容與MOM電容層疊的畫法以減小版圖面積。