线性稳压器及包括其的集成电路器件制造技术

本申请涉及线性稳压器及包括其的集成电路器件，所述线性稳压器包括放大器、驱动级电路和输出级电路，其中：所述放大器的第一输入端连接基准电压、第二输入端连接到所述输出级电路提供的输出电压、输出端连接到所述驱动级电路；所述驱动级电路包括：电流源；和第一场效应管，其源极接入所述电流源、栅极接入所述放大器的输出端、漏极接地；所述输出级电路包括：第二场效应管，其栅极接入所述第一场效应管的源极、源极引出所述输出电压。源极引出所述输出电压。源极引出所述输出电压。

【技术实现步骤摘要】
线性稳压器及包括其的集成电路器件


[0001]本申请涉及集成电路的电源领域，具体而言，涉及线性稳压器及包括其的集成电路器件。

技术介绍

[0002]线性稳压器是一种在集成电路中常用的基本模块，常用于在芯片上为特定模块提供定制的电源。相比于开关电源，线性稳压器产生的电源噪声和纹波更小。更为重要的是，线性稳压器能够抑制来自外部电源的噪声与纹波，从而使得内部电路得到的电源质量更高。这种特性被称为线性稳压器的电源抑制能力，可以用电源抑制（Power Supply Rejection，PSR）来进行衡量。
[0003]线性稳压器的PSR特性与频率相关。在低速的系统中，通常只会关心线性稳压器在低频处的PSR特性，但在高速的、噪声敏感的系统中，需要关心线性稳压器全频带的PSR特性，以避免某个频率的电源噪声过多的进入系统中。
[0004]为此，需要设计一种改进的线性稳压器。

技术实现思路

[0005]本申请的实施例提供了一种线性稳压器及包括其的集成电路器件，用于为集成电路器件提供噪声和波纹较小的高质量电源。
[0006]根据本申请的一方面，提供一种线性稳压器。所述线性稳压器包括放大器、驱动级电路和输出级电路，其中：所述放大器的第一输入端连接基准电压、第二输入端连接到所述输出级电路提供的输出电压、输出端连接到所述驱动级电路；所述驱动级电路包括：电流源；和第一场效应管，其源极接入所述电流源、栅极接入所述放大器的输出端、漏极接地；所述输出级电路包括：第二场效应管，其栅极接入所述第一场效应管的源极、源极引出所述输出电压。
[0007]在本申请的一些实施例中，可选地，所述第一场效应管为P沟道场效应管，并且所述第二场效应管为N沟道场效应管。
[0008]在本申请的一些实施例中，可选地，所述第二场效应管的漏极接入第一电源，所述放大器由第二电源驱动，并且所述第二电源的电压高于所述第一电源的电压。
[0009]在本申请的一些实施例中，可选地，所述电流源由所述第二电源驱动。
[0010]根据本申请的另一方面，提供一种线性稳压器。所述线性稳压器包括放大器、驱动级电路、反馈电路和一个或多个输出级电路，其中：所述放大器的第一输入端连接基准电压、第二输入端连接到所述反馈电路、输出端连接到所述驱动级电路；所述驱动级电路包括：电流源；和第一场效应管，其源极接入所述电流源、栅极接入所述放大器的输出端、漏极接地；所述反馈电路包括：第二场效应管，其栅极接入所述第一场效应管的源极、源极连接到所述第二输入端；和负载电阻，其连接到所述第二场效应管的源极与系统接地之间；所述输出级电路包括：第三场效应管，其栅极接入所述第一场效应管的源极、源极引出所述输出
电压。
[0011]在本申请的一些实施例中，可选地，所述第一场效应管为P沟道场效应管，并且所述第二场效应管、所述第三场效应管为N沟道场效应管。
[0012]在本申请的一些实施例中，可选地，所述输出级电路以所述输出电压向第二负载电阻供电，所述负载电阻的阻值被配置成使得所述第二场效应管与所述第三场效应管的尺寸之比等于所述第二负载电阻与所述负载电阻的阻值之比。
[0013]在本申请的一些实施例中，可选地，所述第二场效应管的漏极和所述第三场效应管的漏极接入第一电源，所述放大器由第二电源驱动，并且所述第二电源的电压高于所述第一电源的电压。
[0014]在本申请的一些实施例中，可选地，所述电流源由所述第二电源驱动。
[0015]根据本申请的另一方面，提供一种集成电路器件，所述器件包括如上文所述的任意一种线性稳压器。
附图说明
[0016]从结合附图的以下详细说明中，将会使本申请的上述和其他目的及优点更加完整清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。
[0017]图1示出了根据本申请的一个实施例的线性稳压器；图2示出了根据本申请的一个实施例的线性稳压器；图3示出了根据本申请的一个实施例的线性稳压器的PSR特性电路模型；图4
‑
7示出了根据现有的线性稳压器及其PSR特性电路模型。
具体实施方式
[0018]出于简洁和说明性目的，本文主要参考其示范实施例来描述本申请的原理。但是，本领域技术人员将容易地认识到相同的原理可等效地应用于所有类型的线性稳压器及包括其的集成电路器件，并且可以在其中实施这些相同或相似的原理，任何此类变化不背离本申请的真实精神和范围。本文中，N沟道场效应管（P沟道场效应管）、NMOS（PMOS）以及NMOS管（PMOS管）将混合使用。
[0019]图4
‑
7示出了根据现有的线性稳压器及其PSR特性电路模型。其中，图4示出了一个典型的PMOS线性稳压器结构，其中包括了高增益放大器Amp、PMOS管M1（由电源Vdd1供电）、负载电阻R
load
以及与之并联的电容C
load
。在该线性稳压器的环路中，高增益放大器Amp（其工作电压也可由电源Vdd1提供）通过调整A点电压使基准电压Vref与输出电压Vout差值最小化，从而实现对输出电压直流点的调整。
[0020]假设基准电压Vref是一个无噪声的理想参考，以下将考虑其全频带的PSR特性。在低频时，输出端（引出输出电压Vout的位置）的噪声看到的电源噪声会受到环路的抑制，从而改善了低频的PSR。在高频时，输出端的噪声会被C
load
到地的低阻抗抑制，因此在高频处，该设计也能获得较好的PSR特性。但在中频处，此时环路增益已经降低至小于1，而C
load
的阻抗仍然较大，此时线性稳压器的PSR由PMOS管M1的输出电阻R
out
与负载电阻R
load
的分压来决定：
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（1）可见，普通结构的PMOS线性稳压器的全频带PSR接近于1，难以满足噪声敏感系统的要求。
[0021]图5展示了一种在图4的基础上改进了的全频带PSR的NMOS线性稳压器设计。相比于图4所示的PMOS线性稳压器，其中以NMOS管M2替换了PMOS管M1，其余部分则保持不变。NMOS线性稳压器具有低输出阻抗的输出节点，减弱了噪声从电源到输出点的传递。由电阻分压导致的PSR可以计算为：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
（2）其中，R
out2
表示NMOS管M2的输出电阻，g
m2
表示NMOS管M2的跨导，R
load
表示电路中的负载电阻。通常，g
m2
R
out2
的值显著大于式（2）中的其它项，这使得NMOS线性稳压器中频的PSR特性主要取决于调整管M2的自增益，并且NMOS线性稳压器的PSR特性显著好于PMOS线性稳压器。
[0022]图6中示出了图5中的NMOS线性稳压器的电容PSR影响，其中，Ramp表示放大器Amp的输出电阻，C
int
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种线性稳压器，其特征在于，所述线性稳压器包括放大器、驱动级电路和输出级电路，其中：所述放大器的第一输入端连接基准电压、第二输入端连接到所述输出级电路提供的输出电压、输出端连接到所述驱动级电路；所述驱动级电路包括：电流源；和第一场效应管，其源极接入所述电流源、栅极接入所述放大器的输出端、漏极接地；所述输出级电路包括：第二场效应管，其栅极接入所述第一场效应管的源极、源极引出所述输出电压。2.根据权利要求1所述的线性稳压器，其中，所述第一场效应管为P沟道场效应管，并且所述第二场效应管为N沟道场效应管。3.根据权利要求2所述的线性稳压器，其中，所述第二场效应管的漏极接入第一电源，所述放大器由第二电源驱动，并且所述第二电源的电压高于所述第一电源的电压。4.根据权利要求3所述的线性稳压器，其中，所述电流源由所述第二电源驱动。5.一种线性稳压器，其特征在于，所述线性稳压器包括放大器、驱动级电路、反馈电路和一个或多个输出级电路，其中：所述放大器的第一输入端连接基准电压、第二输入端连接到所述反馈电路、输出端连接到所述驱动级电路；所述驱动级电路包括：电流源；和第一场效应管，其源极接入所述电流源、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李闻界，管逸，
申请(专利权)人：上海韬润半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：