具有经调节偏压电流放大器的稳压器制造技术

本发明专利技术提供一种具有经调节偏压电流放大器的稳压器，其包括电压放大器、第一输出级、交流通过滤器、电流放大器、第二输出级以及增益电路。第一输出级与第二输出级的输出端共同提供稳压器的输出电压。电压放大器的二输入端分别接收参考电压与输出电压。第一输出级的输入端耦接至电压放大器的输出端。电流放大器的二输入端分别接收参考电流与输出电压的交流成份。第二输出级的输入端耦接至电流放大器的输出端。增益电路的输入端耦接至电压放大器的输出端。增益电路的输出端耦接至第二输出级的输入端。本发明专利技术的稳压器可以在负载电流急剧变化时，产生对应电流以推动稳压器的输出级电路。

Voltage regulator with regulated bias current amplifier

The present invention provides a voltage regulator with an adjustable bias current amplifier, which comprises a voltage amplifier, a first output stage, an AC pass filter, a current amplifier, a second output stage, and a gain circuit. The first output stage and the output stage of the second output stage jointly provide the output voltage of the regulator. The two input terminal of the voltage amplifier receives the reference voltage and the output voltage respectively. The input terminal of the first output stage is coupled to the output end of the voltage amplifier. The two input of the current amplifier receives the AC component of the reference current and the output voltage respectively. The input end of the second output stage is coupled to the output end of the current amplifier. The input end of the gain circuit is coupled to the output end of the voltage amplifier. The output terminal of the gain circuit is coupled to the input end of the second output stage. The voltage stabilizer of the invention can generate the corresponding current to drive the output stage circuit of the regulator when the load current changes rapidly.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稳压器，尤其涉及一种具有经调节偏压电流放大器的稳压器。
技术介绍
稳压器(voltageregulator)为普遍的稳压电路，利用回授回路(feedbackloop)来锁定输出电压。图1是说明现有稳压器110与稳压器120使用于集成电路内部的示意图。现有稳压器110与稳压器120可以经由供电路径11供电给负载电路10(例如数字电路或是其他功能电路)。图1中电阻符号表示供电路径11的寄生电阻。供电路径11越长，则其寄生电阻的阻抗越大。负载电路10可能包含多个组件，而这些组件将从供电路径11的不同节点存取(或取用)电能(如图1所示意)。为了降低峰值电流经由供电路径11寄生电阻造成的电压降(voltagedrop)，于图1所示电路中，在供电路径11左端置放一个稳压器110以及稳压电容130，并且在供电路径11右端置放一个稳压器120与稳压电容140。在集成电路中，电容130与电容140需要耗占大量面积。由于电容130与电容140的电容值是有限制的，因此稳压器必须具备极快的反应速度来抵消/补偿峰值电流以稳定电压VDD1与VDD2。当负载电路10为数字电路时，负载电路10所消耗的负载电流会因为数字电路的高速运作而不断剧烈变化，而负载电流的峰值电流(peakcurrent)将会造成供电路径11的电压(例如电压VDD1与VDD2)的大幅度变化。因此稳压器需要优异的反应速度来抵消/补偿峰值电流进而稳定电压。供电路径11的稳定电压可以确保数字电路(负载电路10)的正常运作。然而，现有稳压器110与稳压器120的反应速度可能会来不及抵消/补偿峰值电流。再者，当集成电路内部使用多组现有稳压器供电给同一供电路径11时，每组稳压器的实际输出电压会因各自的偏移电压(offsetvoltage)而产生差异。例如，假设图1中现有稳压器110的偏移电压为Vos1，而现有稳压器120的偏移电压为Vos2。在对现有稳压器110与稳压器120输入相同的参考电压Vref的情况下，现有稳压器110与稳压器120的理想输出电压应为Vref+Vos1与Vref+Vos2。现有稳压器110与稳压器120输出的电压VDD1与VDD2是响应于(或相依于)负载电路10的负载电流以及供电路径11的寄生电阻。当Vos1>Vos2且晶体管Ma可提供足够电流使VDD1AVG＝Vref+Vos1时(其中VDD1AVG表示电压VDD1的平均)，此时现有稳压器110可正常运作，但可能会造成VDD2AVG>Vref+Vos2(其中VDD2AVG表示电压VDD2的平均)。VDD2AVG>Vref+Vos2将使现有稳压器120的晶体管Mb为截止。此时，现有稳压器120无法提供负载电路10的峰值电流，因此供电路径11中距离现有稳压器110最远的节点会产生最大的电压降，因而此节点将成为弱点(weakpoint)。考虑另一种情况，当Vos1>Vos2但晶体管Ma无法提供足够电流而使VDD1AVG<Vref+Vos1时，此时现有稳压器120可正常运作，但现有稳压器110的晶体管Ma达到完全开启(fully-turn-on)的状态。此时因为晶体管Ma的栅极的控制电压维持在系统电压的最高值而不具备交流摆荡(ACswing)，使得现有稳压器110无法提供峰值电流给负载电路10，因此供电路径11中距离现有稳压器120最远的节点会产生最大的电压降，因而此节点将成为弱点。负载电路10的耗电与峰值电流会随着新功能的加入而不断抬升，致使上述多稳压器(multi-regulator)架构会因偏移电压(例如Vos1与Vos2)差异而无法使每组稳压器同时高速运作。无法同时高速运作的稳压器将无法有效提供负载电路10不同组件所需的峰值电流。因在供电路径11中弱点(weakpoint)处电压的瞬间下降而易使负载电路10容易发生操作异常。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有经调节偏压电流放大器的稳压器，可以在负载电流急剧变化时，产生对应电流以推动稳压器的输出级电路。本专利技术的实施例提供一种稳压器，包括第一电压放大器、第一输出级电路、第一交流通过滤器、第一电流放大器、第二输出级电路以及第一增益电路。第一电压放大器的第一输入端接收参考电压。第一电压放大器的第二输入端耦接至稳压器的第一输出端以接收稳压器的第一输出电压。第一输出级电路的输入端耦接至第一电压放大器的输出端。第一输出级电路的输出端耦接至稳压器的第一输出端。第一交流通过滤器的输入端耦接至稳压器的第一输出端，以接收第一输出电压。第一交流通过滤器可以滤除第一输出电压的直流成份而输出第一输出电压的交流成份。第一电流放大器的第一输入端接收参考电流。第一电流放大器的第二输入端耦接至第一交流通过滤器的输出端，以接收第一输出电压的交流成份。第二输出级电路的输入端耦接至第一电流放大器的输出端。第二输出级电路的输出端耦接至稳压器的第一输出端。第一增益电路的输入端耦接至第一电压放大器的输出端。第一增益电路的输出端耦接至第二输出级电路的输入端，以调节第一电流放大器所输出的第一偏压的直流准位。在本专利技术的一实施例中，上述的第一输出级电路经配置以提供第一输出电压的直流成份，而第二输出级电路经配置以提供第一输出电压的交流成份。在本专利技术的一实施例中，上述的第一电压放大器包括运算放大器。在本专利技术的一实施例中，上述的第一输出级电路包括晶体管。晶体管的第一端耦接系统电压。晶体管的第二端耦接至第一输出级电路的输出端。晶体管的控制端耦接至第一输出级电路的输入端。在本专利技术的一实施例中，上述的第一交流通过滤器包括电容。电容的第一端耦接至第一交流通过滤器的输入端。电容的第二端耦接至第一交流通过滤器的输出端。在本专利技术的一实施例中，上述的第一电流放大器包括交流回授电流放大器。在本专利技术的一实施例中，上述的交流回授电流放大器包括第一P信道晶体管、第二P信道晶体管、第三P信道晶体管、电阻、第一N信道晶体管、第二N信道晶体管、第三N信道晶体管以及第四N信道晶体管。第一P信道晶体管的第一端耦接第一系统电压。第二P信道晶体管的第一端耦接至第一P信道晶体管的第二端。第二P信道晶体管的控制端耦接第二偏压。电阻的第一端耦接至第一P信道晶体管的控制端。电阻的第二端耦接至第二P信道晶体管的第二端。第三P信道晶体管的第一端耦接第一系统电压。第三P信道晶体管的控制端耦接至电阻的第二端。第三P信道晶体管的第二端耦接至第一电流放大器的输出端。第一N信道晶体管的第一端耦接第二系统电压。第二N信道晶体管的第一端耦接至第一N信道晶体管的第二端。第二N信道晶体管的控制端耦接第三偏压。第二N信道晶体管的第二端耦接至第二P信道晶体管的第二端。第三N信道晶体管的第一端耦接第二系统电压。第三N信道晶体管的第二端耦接至第三P信道晶体管的第二端。第四N信道晶体管的第一端耦接第二系统电压。第四N信道晶体管的第二端耦接至第一电流放大器的第一输入端，以接收参考电流。第四N信道晶体管的控制端耦接至第四N信道晶体管的第二端、第一N信道晶体管的控制端与第三N信道晶体管的控制端。在本专利技术的一实施例中，上述的第一交流通过滤器包括第一电容以及第二电容。第一电容的第一端耦接至第一P信道晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳压器，其特征在于，所述稳压器包括：第一电压放大器，其第一输入端接收参考电压，所述第一电压放大器的第二输入端耦接至所述稳压器的第一输出端以接收所述稳压器的第一输出电压；第一输出级电路，其输入端耦接至所述第一电压放大器的输出端，所述第一输出级电路的输出端耦接至所述稳压器的所述第一输出端；第一交流通过滤器，其输入端耦接至所述稳压器的所述第一输出端以接收所述第一输出电压，经配置以滤除所述第一输出电压的直流成份而输出所述第一输出电压的交流成份；第一电流放大器，其第一输入端接收参考电流，所述第一电流放大器的第二输入端耦接至所述第一交流通过滤器的输出端以接收所述第一输出电压的所述交流成份；第二输出级电路，其输入端耦接至所述第一电流放大器的输出端，所述第二输出级电路的输出端耦接至所述稳压器的所述第一输出端；以及第一增益电路，其输入端耦接至所述第一电压放大器的所述输出端，所述第一增益电路的输出端耦接至所述第二输出级电路的所述输入端，以调节所述第一电流放大器所输出的第一偏压的直流准位。

【技术特征摘要】
2015.10.19 US 14/887,2871.一种稳压器，其特征在于，所述稳压器包括：第一电压放大器，其第一输入端接收参考电压，所述第一电压放大器的第二输入端耦接至所述稳压器的第一输出端以接收所述稳压器的第一输出电压；第一输出级电路，其输入端耦接至所述第一电压放大器的输出端，所述第一输出级电路的输出端耦接至所述稳压器的所述第一输出端；第一交流通过滤器，其输入端耦接至所述稳压器的所述第一输出端以接收所述第一输出电压，经配置以滤除所述第一输出电压的直流成份而输出所述第一输出电压的交流成份；第一电流放大器，其第一输入端接收参考电流，所述第一电流放大器的第二输入端耦接至所述第一交流通过滤器的输出端以接收所述第一输出电压的所述交流成份；第二输出级电路，其输入端耦接至所述第一电流放大器的输出端，所述第二输出级电路的输出端耦接至所述稳压器的所述第一输出端；以及第一增益电路，其输入端耦接至所述第一电压放大器的所述输出端，所述第一增益电路的输出端耦接至所述第二输出级电路的所述输入端，以调节所述第一电流放大器所输出的第一偏压的直流准位。2.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一输出级电路经配置以提供所述第一输出电压的所述直流成份，而所述第二输出级电路经配置以提供所述第一输出电压的所述交流成份。3.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一电压放大器包括运算放大器。4.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一输出级电路包括：晶体管，其第一端耦接系统电压，所述晶体管的第二端耦接至所述第一输出级电路的所述输出端，所述晶体管的控制端耦接至所述第一输出级电路的所述输入端。5.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一交流通过滤器包括电容，所述电容的第一端耦接至所述第一交流通过滤器的所述输入端，所述电容的第二端耦接至所述第一交流通过滤器的所述输出端。6.根据权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一电流放大器包括交流回授电流放大器。7.根据权利要求6所述的稳压器，其特征在于，所述交流回授电流放大器包括：第一P信道晶体管，其第一端耦接第一系统电压；第二P信道晶体管，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的第二端，所述第二P信道晶体管的控制端耦接第二偏压；电阻，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的控制端，所述电阻的第二端耦接至所述第二P信道晶体管的第二端；第三P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第三P信道晶体管的控制端耦接至所述电阻的所述第二端，所述第三P信道晶体管的第二端耦接至所述第一电流放大器的所述输出端；第一N信道晶体管，其第一端耦接第二系统电压；第二N信道晶体管，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的第二端，所述第二N信道
\t晶体管的控制端耦接第三偏压，所述第二N信道晶体管的第二端耦接至所述第二P信道晶体管的所述第二端；第三N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第三N信道晶体管的第二端耦接至所述第三P信道晶体管的所述第二端；以及第四N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第四N信道晶体管的第二端耦接至所述第一电流放大器的所述第一输入端以接收所述参考电流，所述第四N信道晶体管的控制端耦接至所述第四N信道晶体管的所述第二端、所述第一N信道晶体管的控制端与所述第三N信道晶体管的控制端。8.根据权利要求7所述的稳压器，其特征在于，所述第一交流通过滤器包括：第一电容，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的所述第二端；以及第二电容，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的所述第二端，所述第二电容的第二端耦接至所述第一电容的第二端。9.根据权利要求6所述的稳压器，其特征在于，所述交流回授电流放大器包括：第一P信道晶体管，其第一端耦接第一系统电压；第二P信道晶体管，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的第二端，所述第二P信道晶体管的控制端耦接第二偏压；第三P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第三P信道晶体管的第二端耦接至所述第一电流放大器的所述输出端；第四P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第四P信道晶体管的第二端耦接至所述第四P信道晶体管的控制端、所述第一P信道晶体管的控制端与所述第三P信道晶体管的控制端；第一N信道晶体管，其第一端耦接第二系统电压；第二N信道晶体管，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的第二端，所述第二N信道晶体管的控制端耦接至第三偏压，所述第二N信道晶体管的第二端耦接至所述第二P信道晶体管的第二端；电阻，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的控制端，所述电阻的第二端耦接至所述第二N信道晶体管的所述第二端；第三N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第三N信道晶体管的第二端耦接至所述第三P信道晶体管的所述第二端，所述第三N信道晶体管的控制端耦接至所述电阻的所述第二端；第四N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第四N信道晶体管的第二端耦接至所述第一电流放大器的所述第一输入端以接收所述参考电流，所述第四N信道晶体管的控制端耦接至所述第四N信道晶体管的所述第二端与所述第一N信道晶体管的所述控制端；以及第五N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第五N信道晶体管的第二端耦接至所述第四P信道晶体管的所述第二端，所述第五N信道晶体管的控制端耦接至所述第四N信道晶体管的所述控制端。10.根据权利要求9所述的稳压器，其特征在于，所述第一交流通过滤器包括：第一电容，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的所述第二端；以及第二电容，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的所述第二端，所述第二电容的第二端耦接至所述第一电容的第二端。11.根据权利要求6所述的稳压器，其特征在于，所述交流回授电流放大器包括：第一P信道晶体管，其第一端耦接第一系统电压；第二P信道晶体管，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的第二端，所述第二P信道晶体管的控制端耦接第二偏压；第一电阻，其第一端耦接至所述第一P信道晶体管的控制端，所述第一电阻的第二端耦接至所述第二P信道晶体管的第二端；第三P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第三P信道晶体管的第二端耦接至所述第一电流放大器的所述输出端，所述第三P信道晶体管的控制端耦接至所述第一电阻的所述第二端；第四P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第四P信道晶体管的第二端耦接至所述第四P信道晶体管的控制端；第五P信道晶体管，其第一端耦接所述第一系统电压，所述第五P信道晶体管的控制端耦接至所述第四P信道晶体管的所述控制端；第六P信道晶体管，其第一端耦接至所述第五P信道晶体管的第二端，所述第六P信道晶体管的控制端耦接第三偏压；第一N信道晶体管，其第一端耦接第二系统电压；第二N信道晶体管，其第一端耦接至所述第一N信道晶体管的第二端，所述第二N信道晶体管的控制端耦接至第四偏压，所述第二N信道晶体管的第二端耦接至所述第二P信道晶体管的所述第二端；第三N信道晶体管，其第一端耦接所述第二系统电压，所述第三N信道晶体管的第二端耦接至所述第三P信道晶体管的所述第二端；第四N信道晶体管，其第一端耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏弘，黄秋皇，吴振聪，黄俊为，苏品翰，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71