一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器制造技术

一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，属于电源管理技术领域。超级跨导结构是指将电压信号转化为电流信号，再经过极大比例放大的电路结构；本发明专利技术中的误差放大器EA采用超级跨导结构，误差放大器EA的差分输入对采样反馈电压V

A low dropout linear regulator with super transconductance structure

The utility model relates to a low voltage difference linear voltage regulator using a super transconductance structure, belonging to the technical field of power supply management. Super transconductance structure refers to the voltage signal into a current signal, after the circuit structure is greatly amplified; the error amplifier EA in the invention adopts super structure transconductance error amplifier EA, differential input pair sampling feedback voltage V

【技术实现步骤摘要】
一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器
本专利技术属于电源管理
，具体涉及一种低压差线性稳压器(LowDropoutRegulator，LDO)的设计。
技术介绍
低压差线性稳压器(LDO)具有的低功耗、低噪声、占用芯片面积小等特点，已经广泛应用于可移动电子设备。典型的LDO架构如图1所示，具体包括：误差放大器EA(ErrorAmplifier)，调整管MP，RF1和RF2构成的电阻分压反馈网络，负载Iload，输出电容Cload，RESR代表输出电容上的等效串联电阻。基本工作原理是：电阻反馈网络通过电阻分压产生反馈电压，误差放大器将基准电压与反馈电压的误差进行放大，用于控制调整管的栅极电压，调整管用于调整输出电压，整个网络形成一个负反馈结构，使输出电压稳定。由于误差放大器的箝位作用，基准电压VREF和RF1、RF2之间的接触点电压VFB相等，因此满足VOUT＝VREF·(1+RF1/RF2)。低压差线性稳压器LDO的瞬态响应(transientresponse)是反应负载电流Iload发生瞬态变化的时候，LDO环路调整速度的指标。LDO瞬态响应同时受环路带宽限制和EA输出的摆率(SR:Slew-Rate)限制，而EA输出的摆率SR在LDO中一般由EA的大信号输出电流即SR电流ISR和EA输出端所接功率管的寄生栅极电容CPAR决定，满足公式SR＝ISR/CPAR。当负载电流Iload突然增大，调整管的电流此时保持不变，故VOUT电压突然下跌，电阻反馈网络将该变化量反馈给EA，因为基准电压是恒定不变的，所以EA输出电压下降，使调整管MP的|VGS|减小，调整管MP通过的电流减小，直到与负载电流相等，VOUT恢复稳定。整个环路调整中，EA的响应速度受到其单位增益带宽的限制，调整管MP栅极存在很大的寄生电容CPAR，故其栅极电压的变动需要较大的EA输出电流ISR对其进行充放电，即摆率限制。MP的尺寸选取需要保证能够通过最大的负载电流，所以一般尺寸很大，导致了其栅极寄生电容很大。这样在引入超低频极点、限制了EA的带宽的同时，也限制了EA输出端的摆率。另外传统结构的EA为了做到高增益和低功耗，会选取较小的偏置电流，这会导致EA的输出阻抗很大，将极点推向低频，限制了EA的带宽。另外输出端SR电流不足，也限制输出端的摆率。因此，一般结构上的LDO瞬态响应受限于最大负载电流，环路增益(loopgain)和静态功耗。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术提出了一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，通过运用超级跨导结构的误差放大器EA来拓展误差放大器EA的带宽，另外通过动态偏置技术和动态基准控制技术(DRC:Dynamic-reference-control)来增大负载瞬态变化时误差放大器EA输出端的SR电流，达到增大误差放大器的摆率、增强瞬态响应的目的。本专利技术的技术方案如下：一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，包括：电阻反馈网络，由第一反馈电阻RF1与第二反馈电阻RF2串联而成，其串联点的电压即为反馈电压VFB，第一反馈电阻RF1的另一端接输出端，第二反馈电阻RF2的另一端接地；误差放大器EA，采用超级跨导结构的跨导放大器，误差放大器的输入对管由第一NMOS管M1和第二NMOS管M2构成，第一NMOS管M1和第二NMOS管M2的栅极作为误差放大器的输入端口，第一NMOS管M1的栅极接电阻反馈网络产生的反馈电压VFB；调整管MP，为功率管，其漏极接输出端，源极接电源，栅极接误差放大器EA的输出端；动态基准控制模块，采样误差放大器EA内部的电流变化，输出动态基准电压VREF1连接到误差放大器EA中第二NMOS管M2的栅极；补偿电容CF，并联在第一反馈电阻RF1两端；负载电流源Iload接在调整管MP的漏极和地之间；输出电容Cload以及其等效电阻RESR串联，输出电容Cload的一端接地，另一端通过其等效电阻RESR后接调整管MP的漏极。具体的，所述误差放大器EA还包括：第一PMOS管M3和第二PMOS管M4、第六PMOS管M10和第七PMOS管M11构成第一级电流镜，放大系数为K1，第一PMOS管M3的漏极接第一NMOS管M1的漏极，第一PMOS管M3和第二PMOS管M4的栅极互连，第一PMOS管M3和第二PMOS管M4的源极都接电源；第六PMOS管M10的漏极接第二NMOS管M2的漏极，第六PMOS管M10和第七PMOS管M11的栅极互连，第六PMOS管M10和第七PMOS管M11的源极都接电源；第四PMOS管M6和第五PMOS管M7、第九PMOS管M13和第十PMOS管M14构成第二级电流镜，放大系数为K2，第二PMOS管M4的漏极接第四PMOS管M6的漏极，第四PMOS管M6的栅极和漏极互连并连接第五PMOS管M7的栅极，第五PMOS管M7的源极接电源；第七PMOS管M11的漏极接第九PMOS管M13的漏极，第九PMOS管M13的栅极和漏极互连并连接第十PMOS管M14的栅极，第十PMOS管M14的源极接电源；第三NMOS管M8和第四NMOS管M9构成电流镜，第五PMOS管M7的漏极接第三NMOS管M8的漏极，第三NMOS管M8的漏极和栅极互连后接第四NMOS管M9的栅极，第四NMOS管M9的漏极接第十PMOS管M14的漏极作为误差放大器EA的输出端，第三NMOS管M8和第四NMOS管M9的源极接地；第一PMOS管M3、第二PMOS管M4、第三PMOS管M5和第一电阻R1构成第一新型高带宽的电流放大器，第六PMOS管M10、第七PMOS管M11，第八PMOS管M12和第二电阻R2同样构成第一新型高带宽的电流放大器，第三PMOS管M5和第八PMOS管M12的栅极分别接在M3和第六PMOS管M10的漏极，第三PMOS管M5和第八PMOS管M12的源极分别接在第一PMOS管M3和第六PMOS管M10栅极，第三PMOS管M5和第八PMOS管M12的漏极接地，第一电阻R1接在第三PMOS管M5的源极和电源之间，第二电阻R2接在第八PMOS管M12的源极和电源之间；第三电阻R3、第四PMOS管M6和第五PMOS管M7构成第二新型高带宽电流放大器，第四电阻R4、第九PMOS管M13和第十PMOS管M14同样构成第二新型高带宽电流放大器，第三电阻R3接在第四PMOS管M6的源极和电源之间，第四电阻R4接在第九PMOS管M13的源极和电源之间；第一NMOS管M1和第二NMOS管M2、第五NMOS管M15，第十一PMOS管M16，第六NMOS管M17，第七NMOS管M18，第十二PMOS管M19，第八NMOS管M20，第九NMOS管M21和第十NMOS管M22构成动态偏置结构，第六NMOS管M17的栅极接反馈电压VFB，第八NMOS管M20的栅极接动态基准电压VREF1，第六NMOS管M17和第二NMOS管M2的源极接和第七NMOS管M18的漏极，第八NMOS管M20和第一NMOS管M1的源极接第九NMOS管M21的漏极，第七NMOS管M18和第九NMOS管M21形成电流镜，第七NMOS管M18和第九NMOS管M21的源极接地，第七NMOS管M18的栅极接第十一PMOS管M16和第六NMOS管M17的漏极以及第五NMO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，包括：电阻反馈网络，由第一反馈电阻(R

【技术特征摘要】
1.一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，包括：电阻反馈网络，由第一反馈电阻(RF1)与第二反馈电阻(RF2)串联而成，其串联点的电压即为反馈电压(VFB)，第一反馈电阻(RF1)的另一端接输出端，第二反馈电阻(RF2)的另一端接地；误差放大器(EA)，采用超级跨导结构的跨导放大器，误差放大器的输入对管由第一NMOS管(M1)和第二NMOS管(M2)构成，第一NMOS管(M1)和第二NMOS管(M2)的栅极作为误差放大器的输入端口，第一NMOS管(M1)的栅极接电阻反馈网络产生的反馈电压(VFB)；调整管(MP)，为功率管，其漏极接输出端，源极接电源，栅极接误差放大器(EA)的输出端；动态基准控制模块，采样误差放大器(EA)内部的电流变化，输出动态基准电压(VREF1)连接到误差放大器(EA)中第二NMOS管(M2)的栅极；补偿电容(CF)，并联在第一反馈电阻(RF1)两端；负载电流源(Iload)接在调整管(MP)的漏极和地之间；输出电容(Cload)以及其等效电阻(RESR)串联，输出电容(Cload)的一端接地，另一端通过其等效电阻(RESR)后接调整管(MP)的漏极。2.根据权利要求1所述的一种运用超级跨导结构的低压差线性稳压器，其特征在于，所述误差放大器(EA)还包括：第一PMOS管(M3)和第二PMOS管(M4)、第六PMOS管(M10)和第七PMOS管(M11)构成第一级电流镜，放大系数为K1，第一PMOS管(M3)的漏极接第一NMOS管(M1)的漏极，第一PMOS管(M3)和第二PMOS管(M4)的栅极互连，第一PMOS管(M3)和第二PMOS管(M4)的源极都接电源；第六PMOS管(M10)的漏极接第二NMOS管(M2)的漏极，第六PMOS管(M10)和第七PMOS管(M11)的栅极互连，第六PMOS管(M10)和第七PMOS管(M11)的源极都接电源；第四PMOS管(M6)和第五PMOS管(M7)、第九PMOS管(M13)和第十PMOS管(M14)构成第二级电流镜，放大系数为K2，第二PMOS管(M4)的漏极接第四PMOS管(M6)的漏极，第四PMOS管(M6)的栅极和漏极互连并连接第五PMOS管(M7)的栅极，第五PMOS管(M7)的源极接电源；第七PMOS管(M11)的漏极接第九PMOS管(M13)的漏极，第九PMOS管(M13)的栅极和漏极互连并连接第十PMOS管(M14)的栅极，第十PMOS管(M14)的源极接电源；第三NMOS管(M8)和第四NMOS管(M9)构成电流镜，第五PMOS管(M7)的漏极接第三NMOS管(M8)的漏极，第三NMOS管(M8)的漏极和栅极互连后接第四NMOS管(M9)的栅极，第四NMOS管(M9)的漏极接第十PMOS管(M14)的漏极作为误差放大器(EA)的输出端，第三NMOS管(M8)和第四NMOS管(M9)的源极接地；第一PMOS管(M3)、第二PMOS管(M4)、第三PMOS管(M5)和第一电阻(R1)构成第一新型高带宽的电流放大器，第六PMOS管(M10)、第七PMOS管(M11)，第八PMOS管(M12)和第二电阻(R2)同样构成第一新型高带宽的电流放大器，第三PMOS管(M5)和第八PMOS管(M12)的栅极分别接在(M3)和第六PMOS管(M10)的漏极，第三PMOS管(M5)和第八PMOS管(M12)的源极分别接在第一PMOS管(M...

【专利技术属性】
技术研发人员：明鑫，高笛，张家豪，张宣，魏秀凌，汪尧，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51