调节电路、操作方法和电压调节器技术

公开了一种调节电路、操作方法和电压调节器。根据实施方式，该调节电路包括：包括数字输入端和至少一个输出端的传输晶体管驱动电路，至少一个输出端被配置成被耦接至至少一个传输晶体管；具有第一模拟输入端和数字输出端的数字反馈电路，该第一模拟输入端被配置成被耦接至至少一个传输晶体管，该数字输出被耦接至传输晶体管驱动电路的数字输入端；以及包括第二模拟输入端和模拟输出端的模拟反馈电路，该第二模拟输入端被配置成被耦接至至少一个传输晶体管，该模拟输出端被耦接至传输晶体管驱动电路的过电压节点，其中，模拟反馈电路具有大于零的DC增益。大于零的DC增益。大于零的DC增益。

【技术实现步骤摘要】
调节电路、操作方法和电压调节器


[0001]本专利技术通常涉及用于电路的系统和方法，并且在特定实施方式中，涉及用于数字反馈电路和模拟反馈电路的系统和方法。

技术介绍

[0002]由于半导体制造技术的部件尺寸持续缩小，因此可以在单个芯片上实现更多电路。然而，随着电路密度增加，芯片上部件之间的寄生耦合变得更加显著。减轻由寄生耦合导致的性能劣化的一种方式是将电路分为多个功率域并使用芯片上电源调节器电路，例如低压差(LDO)调节器来调节敏感功率域的供应电压。这样的LDO调节器通常包括经由反馈回路调节的耦接在较高电压的电源与较低电压的电源之间的传输晶体管。一些集成电路可以包括提供若干局部调节的电源域的多个LDO电路。
[0003]传统上，LDO调节器的设计涉及使用若干模拟部件，这些模拟部件无法作为数字部件充分利用部件尺寸的减小。模拟放大器通常需要非最小尺寸的晶体管和大的电容器，以便满足性能要求。最近，已经使用数字反馈回路实现了LDO调节器。然而，与模拟LDO调节器相比，许多数字实现易于出现极限周期和量化水平引发的电源纹波，并且具有差的电源抑制比(PSRR)。还使用了并入用于电压控制的数字控制回路和用于暂态抑制的模拟控制回路的混合LDO。然而，许多混合LDO设计在物理尺寸和低电压工作方面存在挑战。

技术实现思路

[0004]根据实施方式，一种电路包括：包括数字输入和至少一个输出的传输晶体管驱动电路，至少一个输出被配置成被耦接至至少一个传输晶体管；具有第一模拟输入和数字输出的数字反馈电路，该第一模拟输入被配置成被耦接至至少一个传输晶体管，该数字输出被耦接至传输晶体管驱动电路的数字输入；以及包括第二模拟输入和模拟输出的模拟反馈电路，该第二模拟输入被配置成被耦接至至少一个传输晶体管，该模拟输出被耦接至传输晶体管驱动电路的过电压节点，其中，该模拟反馈电路具有大于零的DC(直流)增益。
[0005]根据另一个实施方式，一种方法包括：使用数字控制回路控制低压差(LDO)调节器的输出电压，包括：使LDO调节器的输出电压数字化，以及使用驱动电路，基于数字化的输出电压激活至少一个传输晶体管；以及使用嵌套模拟控制回路控制LDO调节器的输出电压，包括：根据具有非零DC增益的传递函数对LDO调节器的输出电压进行放大，以及将经放大的输出电压施加至驱动电路的过电压节点。
[0006]根据其他实施方式，一种电压调节器包括：模数转换器，其具有耦接至电压调节器的输出节点的输入；耦接至模数转换器的输出的数字滤波器；耦接至数字滤波器的输出的驱动电路；多个传输晶体管，多个传输晶体管具有耦接至驱动电路的相应输出的控制节点、以及耦接至电压调节器的输出节点的输出节点；以及包括放大器的模拟反馈电路，该放大器具有耦接至电压调节器的输出节点的输入、以及耦接至驱动电路的过电压节点的输出，其中，该模拟反馈电路具有非零DC增益。
附图说明
[0007]为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在参考了以下结合附图进行的描述，在附图中：
[0008]图1A示出了根据本专利技术的实施方式的LDO调节器的原理图；图1B示出了波形图，该波形图示出了具有数字控制回路的LDO调节器中的电压纹波；图1C示出了波形图，该波形图示出了图1A中示出的LDO调节器的操作；以及图1D示出了根据另一个实施方式的LDO调节器；
[0009]图2A和图2B示出了实施方式LDO调节器的偏置电路和输出级的详细视图；以及图2C示出了实施方式状态机的流程图；
[0010]图3A至图3D示出了将具有数字反馈回路和嵌套模拟反馈回路的实施方式LDO的性能与具有数字反馈回路的常规LDO的性能进行比较的图表；以及
[0011]图4示出了根据实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
[0012]下面详细讨论了当前优选的实施方式的制造和使用。然而，应当理解，本专利技术提供了可以体现在各种特定背景下的许多适用的专利技术构思。讨论的具体实施方式仅说明了制造和使用本专利技术的特定方式，并且不限制本专利技术的范围。
[0013]在实施方式中，LDO调节器包括数字回路和嵌套模拟控制回路。数字回路包括对数字误差信号进行滤波的数字滤波器，该数字误差信号表示LDO调节器的期望设定点与测量的输出电压之间的差。将滤波的数字误差信号提供给一个或更多个驱动电路，这些驱动电路耦接至一个或更多个串联传输晶体管的控制节点。嵌套模拟控制回路包括偏置电路，该偏置电路通过根据LDO调节器的输出电压调整提供给驱动电路的电源电压来调整供应至传输晶体管的控制节点(或供应至耦接至传输晶体管的控制节点的驱动电路)的过电压。在操作期间，嵌套模拟控制回路有利地使通过由数字回路生成的极限周期导致或由负载活动导致的纹波衰减，并且增加了LDO调节器的PSRR。在一些实施方式中，以紧凑的方式有利地实现了偏置电路。例如，在一些实施方式中，偏置电路具有非零DC增益，并且可以DC耦接至LDO调节器的输出，而无需大的AC(交流)耦合电容器。
[0014]图1A示出了根据本专利技术的实施方式的LDO调节器100。如所示地，LDO调节器100包括数字反馈回路，该数字反馈回路包括数字减法器102、数字滤波器104、包括驱动电路106(也称为数字可控驱动级或传输晶体管驱动电路)和一个传输晶体管108的输出级105、以及模数转换器(ADC)112。在一些实施方式中，输出级105根据数字输入字Df变化传输晶体管108的强度，如下面在实施方式中说明的。例如，驱动电路106可以包括耦接至相应的多个传输晶体管108的多个驱动电路106。每个驱动电路/传输晶体管组合可以根据数字输入字Df激活，以提供数字上可选择的驱动强度。LDO调节器100还包括由偏置电路110、驱动电路106和传输晶体管108形成的嵌套模拟反馈回路。偏置电路110可以被称为模拟反馈电路。
[0015]如所示地，LDO调节器100连接到负载116，该负载116可以表示接收输出电压V
REG
的任何有源或无源负载。例如，负载116可以表示从LDO调节器100接收其功率的芯片上电路。在一些实施方式中，负载116可以包括电路，例如计时数字逻辑电路，该电路生成具有导致对输出电压V
REG
的电压干扰的倾向的电流暂态。
[0016]数字反馈回路通过经由ADC 112使输出电压V
REG
数字化以形成数字化输出电压V
REGD
来调节输出电压V
REG
。误差信号Err通过从数字化设定点电压V
REFD
中减去数字化输出电压V
REGD
来形成，并使用数字滤波器104进行滤波以形成数字输出字Df。数字滤波器104可以使用本领域已知的数字滤波器传递函数和数字滤波器电路实现。例如，数字滤波器104可以是物理上实现为累加器的积分器。替选地，数字滤波器104可以是使用本领域已知的数字滤波器拓扑和电路(例如，寄存器、累加器、总和电路、可编程DSP部件)物理上实现的无限脉冲响应(IIR)低通滤波器或有限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调节电路，包括：包括数字输入端和至少一个输出端的传输晶体管驱动电路，所述至少一个输出端被配置成被耦接至至少一个传输晶体管；具有第一模拟输入端和数字输出端的数字反馈电路，所述第一模拟输入端被配置成被耦接至所述至少一个传输晶体管，所述数字输出端被耦接至所述传输晶体管驱动电路的数字输入端；以及包括第二模拟输入端和模拟输出端的模拟反馈电路，所述第二模拟输入端被配置成被耦接至所述至少一个传输晶体管，所述模拟输出端被耦接至所述传输晶体管驱动电路的过电压节点，其中，所述模拟反馈电路具有大于零的直流增益。2.根据权利要求1所述的调节电路，还包括所述至少一个传输晶体管。3.根据权利要求1所述的调节电路，其中，所述传输晶体管驱动电路包括多个数字可控驱动级，其中，所述多个数字可控驱动级中的每个数字可控驱动级的电源节点被耦接至所述过电压节点。4.根据权利要求3所述的调节电路，其中，所述多个数字可控驱动级中的每个数字可控驱动级包括耦接在所述过电压节点与驱动节点之间的第一晶体管、以及耦接在所述驱动节点与所述电源节点之间的第二晶体管。5.根据权利要求1所述的调节电路，其中，所述数字反馈电路包括模数转换器和数字滤波器，所述模数转换器具有耦接至所述第一模拟输入端的输入端，所述数字滤波器被耦接至所述模数转换器的输出端。6.根据权利要求1所述的调节电路，其中，所述模拟反馈电路包括放大器，所述放大器具有耦接至所述第二模拟输入端的输入端以及耦接至所述过电压节点的输出端。7.根据权利要求6所述的调节电路，其中，所述放大器包括：耦接至所述第二模拟输入端的第一晶体管；以及耦接至所述过电压节点的电流源。8.根据权利要求7所述的调节电路，其中，所述放大器还包括分压器，所述分压器被耦接在所述第二模拟输入端与所述第一晶体管的控制节点之间。9.根据权利要求1所述的调节电路，其中，所述传输晶体管驱动电路和所述模拟反馈电路被布置在单个半导体基板上。10.根据权利要求9所述的调节电路，其中，所述数字反馈电路还被布置在所述单个半导体基板上。11.一种操作方法，包括：使用数字控制回路来控制低压差LDO调节器的输出电压，包括：对所述LDO调节器的输出电压进行数字化，以及使用驱动电路，基于被数字化的输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡诺，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：