一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路制造技术

本发明专利技术涉及一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，所述电路包括：1.2V带隙基准电路、电压基准驱动电路、低通滤波采样保持电路、误差放大器、低通滤波纹波反馈电路、瞬态响应增强电路Ⅰ、瞬态响应增强电路Ⅱ、功率管驱动电路、功率管MP1和容性负载与阻性负载CL与RL。本发明专利技术首先通过电压基准驱动电路和低通滤波采样保持电路，阻止带隙基准处基准电压高频段噪声传至误差放大器输入端，同时通过采样保持电路可以将低频段噪声进行噪声整形，从而将系统噪声全频段降低；其次，由于采用了高PSRR带隙基准和低通滤波采样电路，可以提高低频段PSRR，采用的低通滤波纹波反馈电路与功率管驱动电路结合能提高环路高频段PSRR，从而提升系统全频段的PSRR；最后，LDO添加了瞬态响应增强电路Ⅰ和瞬态响应增强电路Ⅱ，提升了系统对过冲的瞬态响应能力。因此，本发明专利技术的LDO电路能够提供可调节电压的高PSRR低输出噪声基准源，同时拥有优秀的瞬态响应特性，可为对噪声和PSRR有高要求的电路应用提供基准电压或者电源。有高要求的电路应用提供基准电压或者电源。有高要求的电路应用提供基准电压或者电源。

【技术实现步骤摘要】
一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路

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[0001]本专利技术属于集成电路设计领域，具体设计一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路。

技术介绍
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[0002]随着片上系统芯片(System On Chip,SOC)日益发展，越来越多功能模块可以集成到一个复杂的SOC芯片，因此SOC对于其上的电源管理电路的性能要求也日益提高，需要一个能够提供干净的电源电压或基准源的低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)来供电或作为参考电压，可以避免不同模块同时公用电源电压时，信号间的交叉耦合和由于电源驱动能力和瞬态响应能力受限是造成的电源纹波噪和或电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio)受限。
[0003]而目前常用的多数LDO产品，不能同时兼顾到高PSRR、低噪声以及快速瞬态响应三方面性能，应用场景有限，且大多数高PSRR低噪声LDO在瞬态响应特性上有所欠缺，部分设计为了获得较高的PSRR或是较好的噪声性能，以牺牲瞬态响应为代价，导致过冲电压过大或者恢复时间太长，无法兼顾到大的瞬态驱动能力和高精度高质量输出电压，难以应用在ADC中的基准电压等场所上。而设计一款高性能、高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路面临诸多挑战。

技术实现思路
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[0004]为解决上述技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，通过巧妙地电路设计能够同时提升LDO电路在PSRR、输出噪声以及瞬态响应方面上的性能。
[0005]本专利技术提供了一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于，所述电路包括：1.2V带隙基准电路、电压基准驱动电路、低通滤波采样保持电路、误差放大器、低通滤波纹波反馈电路、瞬态响应增强电路Ⅰ、瞬态响应增强电路Ⅱ、功率管驱动电路、功率管MP1和输出端等效负载；所述1.2V带隙基准电路用于产生高PSRR基准电压；所述电压基准驱动电路用于将带隙基准电压进行升压，并提高基准源电流驱动能力；所述误差放大器用于构建LDO主环路，通过环路负反馈使LDO输出端稳定；所述低通滤波纹波反馈电路用于将高频段电源纹波反馈至功率管驱动电路，以增强环路高频段PSRR；所述瞬态响应增强电路Ⅰ，直接作用于LDO输出端，以增强环路对于输出端过冲过冲的瞬态响应；所述瞬态响应增强电路Ⅱ，产生能够在输出端电压过冲时增强的自适应电流基准，以使误差放大器不同负载电流情况下拥有良好的压摆率，从而提高瞬态响应；所述的功率管驱动电路用于增强驱动功率管能力，并将功率管栅极的寄生电容产生的极点推至高频以保证环路稳定性；所述功率管MP1用于提供LDO的电流驱动能力；所述输出端等效负载为模拟LDO外部容性负载与阻性负载的等效示意器件。
[0006]所述1.2V带隙基准电路与电压基准驱动电路输入端连接；所述电压基准驱动电路
输出端与低通滤波采样保持电路第一输入端连接；所述低通采样保持电路输出端和瞬态响应增强电路Ⅰ第一输入端与误差放大器同向输入端相连，低通采样保持电路第三输入端与系统时钟CK相连；所述误差放大器反相输入端、瞬态响应增强电路Ⅰ输入输出端、瞬态响应增强电路Ⅱ第一输入端、功率管MP1漏极和输出端等效负载一端与LDO输出OUT相连，误差放大器内部电流镜MOS管与瞬态响应增强电路Ⅱ第二输出端Vbp1相连，误差放大器输出端与功率管驱动电路中M2栅极、瞬态响应增强电路Ⅰ第二输入端和瞬态响应增强电路Ⅱ第二输入端相连；所述低通滤波纹波反馈电路输入端、瞬态响应增强电路Ⅰ第四输入端和低通滤波采样保持电路第二输入端与瞬态响应增强电路Ⅱ第一输出端Vbn1相连，输出端与功率管驱动电路中M1衬底和瞬态响应增强电路Ⅰ第一输入端相连；所述功率管驱动电路输出端与功率管MP1栅极相连；所述功率管MP1源极与系统电源VDD相连；所述输出端等效负载一端与系统地电源相连。
[0007]本专利技术的一个实施例中，所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的功率管驱动电路，包括不少于2个晶体管M1和M2和两个电阻R3和R4组成，其中，M2栅极与误差放大器输出端EA OUT相连；M2源极与系统电源地相连；M2漏极、M1漏极与源极、R4一端与功率管MP1栅极相连；M1衬底与低通滤波纹波反馈电路输出端LPF OUT相连；M1源极和R3一端相连；R3一端、R4一端与系统电源VDD相连。
[0008]本专利技术的一个实施例中，所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的低通滤波采样保持电路，包括不少于5个晶体管M9
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M12、1个电容C1和一个反相器INV1组成，其中，M9源极和M8源极相连，为低通滤波采样保持电路第一输入端Buffer OUT；M9栅极、M9漏极、M8栅极与M10漏极相连；M10栅极为通滤波采样保持电路第二输入端Vbn1；M10源极与系统电源地相连；M8漏极、M11漏极与M12漏极相连；M11栅极与INV1输出端相连；INV1输入端与M12栅极相连，为通滤波采样保持电路第三输入端CK；M11源极、M12源极和C1一端相连，为输出端S&H OUT；C1另一端与系统电源地相连。晶体管M8和M9尺寸一致或M8尺寸小于M9；晶体管M11尺寸大于M12；电容C1容值不低于3pF。
[0009]本专利技术的一个实施例中，所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的低通滤波纹波反馈电路，包括1个作为电流镜的晶体管M13、1个电容C2和一个电阻R9组成，其中，M13栅极为输入端Vbn1，M13源极和C2一端与系统电源地相连；M13漏极、R9一端与C2一端相连，为输出端LPF OUT；R9一端与系统电源VDD相连。
[0010]本专利技术的一个实施例中，所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的瞬态响应增强电路Ⅰ，包括不少于6个晶体管M15
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M20、1个功率管MP2，一个带有失调的运算放大器Vos Amp和不少于4个电阻R10
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R13组成，其中，M16栅极为第二输入端EA OUT；M16源极与R12一端相连；R12一端、M19源极和R13一端与系统电源地相连；M16漏极、M15栅极与漏极、R11一端、M17漏极与MP2栅极相连；M15衬底为第一输入端LPF OUT；M15源极与R10一端相连；R10一端、R11一端、M17源极、M18源极、MP2源极与系统电源VDD相连；Vos Amp的反向输入端为第三输入端S&H OUT；Vos Amp的同相输入端、MP2漏极、M19漏极相连，为输入输出端OUT；Vos Amp内部MOS管与第四输入端Vbn1相连；Vos Amp输出端Amp OUT、M19栅极与M20栅极相连；M20源极与R13一端相连；M20漏极与M18漏极和栅极相连。
[0011]本专利技术的一个实施例中，所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于，所述电路包括：1.2V带隙基准电路、电压基准驱动电路、低通滤波采样保持电路、误差放大器、低通滤波纹波反馈电路、瞬态响应增强电路Ⅰ、瞬态响应增强电路Ⅱ、功率管驱动电路、功率管MP1和输出端等效负载；所述1.2V带隙基准电路用于产生高PSRR基准电压；所述电压基准驱动电路用于将带隙基准电压进行升压，并提高基准源电流驱动能力；所述误差放大器用于构建LDO主环路，通过环路负反馈使LDO输出端稳定；所述低通滤波纹波反馈电路用于将高频段电源纹波反馈至功率管驱动电路，以增强环路高频段PSRR；所述瞬态响应增强电路Ⅰ，直接作用于LDO输出端，以增强环路对于输出端过冲过冲的瞬态响应；所述瞬态响应增强电路Ⅱ，产生能够在输出端电压过冲时增强的自适应电流基准，以使误差放大器不同负载电流情况下拥有良好的压摆率，从而提高瞬态响应；所述的功率管驱动电路用于增强驱动功率管能力，并将功率管栅极的寄生电容产生的极点推至高频以保证环路稳定性；所述功率管MP1用于提供LDO的电流驱动能力；所述输出端等效负载为模拟LDO外部容性负载与阻性负载的等效示意器件。2.根据权利要求1所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于，所述1.2V带隙基准电路与电压基准驱动电路输入端连接；所述电压基准驱动电路输出端与低通滤波采样保持电路第一输入端连接；所述低通采样保持电路输出端和瞬态响应增强电路Ⅰ第一输入端与误差放大器同向输入端相连，低通采样保持电路第三输入端与系统时钟CK相连；所述误差放大器反相输入端、瞬态响应增强电路Ⅰ输入输出端、瞬态响应增强电路Ⅱ第一输入端、功率管MP1漏极和输出端等效负载一端与LDO输出OUT相连，误差放大器内部电流镜MOS管与瞬态响应增强电路Ⅱ第二输出端Vbp1相连，误差放大器输出端与功率管驱动电路中M2栅极、瞬态响应增强电路Ⅰ第二输入端和瞬态响应增强电路Ⅱ第二输入端相连；所述低通滤波纹波反馈电路输入端、瞬态响应增强电路Ⅰ第四输入端和低通滤波采样保持电路第二输入端与瞬态响应增强电路Ⅱ第一输出端Vbn1相连，输出端与功率管驱动电路中M1衬底和瞬态响应增强电路Ⅰ第一输入端相连；所述功率管驱动电路输出端与功率管MP1栅极相连；所述功率管MP1源极与系统电源VDD相连；所述输出端等效负载一端与系统地电源相连。3.根据权利要求2所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的功率管驱动电路，包括不少于2个晶体管M1和M2和两个电阻R3和R4组成，其中，M2栅极与误差放大器输出端EAOUT相连；M2源极与系统电源地相连；M2漏极、M1漏极与源极、R4一端与功率管MP1栅极相连；M1衬底与低通滤波纹波反馈电路输出端LPF OUT相连；M1源极和R3一端相连；R3一端、R4一端与系统电源VDD相连。4.根据权利要求2所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路，其特征在于所述的低通滤波采样保持电路，包括不少于5个晶体管M9
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M12、1个电容C1和一个反相器INV1组成，其中，M9源极和M8源极相连，为低通滤波采样保持电路第一输入端Buffer OUT；M9栅极、M9漏极、M8栅极与M10漏极相连；M10栅极为通滤波采样保持电路第二输入端Vbn1；M10源极与系统电源地相连；M8漏极、M11漏极与M12漏极相连；M11栅极与INV1输出端相连；INV1输入端与M12栅极相连，为通滤波采样保持电路第三输入端CK；M11源极、M12源极和C1一端相连，为输出端S&H OUT；C1另一端与系统电源地相连。晶体管M8和M9尺寸一致或M8尺寸小于M9；晶体
管M11尺寸大于M12；电容C1容值不低于3pF。5.根据权利要求2所述的一种高PSRR低输出噪声和快速瞬态响应的LDO电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯捷，
申请(专利权)人：上海先积集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：