一种增强电源噪声抑制的线性稳压器制造技术

本发明专利技术涉及一种增强电源噪声抑制的线性稳压器，包括：依次连接的跨导比率跟踪模块、电源纹波放大模块和纹波前馈求和模块；跨导比率跟踪模块，用于跟踪功率管PM的跨导比率变化，动态调节并确定前馈纹波增益；电源纹波放大模块，用于根据前馈纹波增益放大电源纹波，并输出前馈纹波信号；纹波前馈求和模块，利用纹波前馈求和器RFSM对前馈纹波信号和反馈环路信号求和,驱动功率管PM并降低线性稳压器输出端的噪声。本发明专利技术使用前馈纹波消除技术，不影响低压差线性稳压器的压差电压，芯片面积消耗小。在电路的工艺

【技术实现步骤摘要】
一种增强电源噪声抑制的线性稳压器


[0001]本专利技术属于电路电源管理
，具体涉及一种增强电源噪声抑制的线性稳压器。

技术介绍

[0002]在大型片上系统(System
‑
on
‑
a
‑
Chip，SoC)中，通常使用电源管理单元(Power Management Unit，PMU)为负载供电，传统的PMU由开关变换器级联数个低压差线性稳压器(Low Drop
‑
Out Regulator，LDO)组成，由于系统集成度和性能的约束，开关变换器的工作频率不断提高，这一趋势增加了输出纹波的频率，高频电源纹波可能引起精密模拟和射频电路的内部模块工作状态发生偏移，影响后级精密模拟和射频电路的性能，并导致系统整体精度下降。此外，在片上系统的设计中，噪声敏感电路和数字电路被制作在同一芯片上，数字电路中的开关噪声可能通过互连线耦合到噪声敏感电路中，从而加剧噪声敏感电路性能下降。
[0003]宽频带高电源抑制(Power Supply Rejection，PSR)方案中，前馈纹波消除(Feed
‑
Forward Ripple Cancellation，FFRC)技术具有不影响LDO压差性能、可实现宽频带高电源抑制和较低功耗等优点。这种技术是将电源纹波通过前馈模块注入到功率管的栅端或体端，从而抑制LDO输出端跨导噪声电流。
[0004]然而前馈模块的理想纹波增益与功率管的工作状态和器件工艺参数等因素密切相关，若采用固定不变的电源纹波增益，在电路的工艺(Process)
‑
电压(Voltage)
‑
工作温度(Temperature)及负载电流发生变化时，FFRC技术的优化效果将变差。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种增强电源噪声抑制的线性稳压器。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]本专利技术提供了一种增强电源噪声抑制的线性稳压器，包括：依次连接的跨导比率跟踪模块、电源纹波放大模块和纹波前馈求和模块；
[0007]其中，所述纹波前馈求和模块包括：纹波前馈求和器RFSM、误差放大器EA和功率管PM；
[0008]所述纹波前馈求和器RFSM的第一输入端连接所述电源纹波放大模块的输出端，第二输入端连接所述误差放大器EA的输出端，输出端连接所述功率管PM的栅级；所述误差放大器EA用于产生反馈环路信号，所述误差放大器EA的同相输入端连接所述功率管PM的漏极，反相输入端连接基准电压端V
REF
；所述功率管PM的源极连接电源电压端V
IN
；
[0009]所述跨导比率跟踪模块，用于跟踪功率管PM的跨导比率变化，动态调节并确定前馈纹波增益；所述电源纹波放大模块，用于根据所述前馈纹波增益放大电源纹波，并输出前馈纹波信号；
[0010]所述纹波前馈求和模块，利用所述纹波前馈求和器RFSM，对所述前馈纹波信号和
所述误差放大器EA产生的反馈环路信号求和，输出前馈求和信号驱动所述功率管PM，以降低线性稳压器输出端的噪声。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述跨导比率跟踪模块包括：PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NR1、传感放大器SA1、传感放大器SA2、传感放大器SA3、电阻R2、电流源I1、电流源I2和电流源I3；
[0012]所述PMOS管PM1的栅级连接所述功率管PM的栅级，输入前馈求和信号V
G
，源极连接输入电压端V
IN
，漏极分别连接所述传感放大器SA1的同相输入端、所述传感放大器SA2的反相输入端和所述电流源的I1正端；
[0013]所述PMOS管PM2的栅级连接所述传感放大器SA2的输出端，源极连接所述PMOS管PM1的源极，漏极连接所述NMOS管NR1的漏极；所述NMOS管NR1的栅级连接所述传感放大器SA3的输出端，源极分别连接所述传感放大器SA2的同相输入端和所述电流源I2的正端；
[0014]所述传感放大器SA1的反相输入端连接所述功率管管PM的漏极，并输入输出电压V
OUT
，输出端分别连接所述电流源I1、所述电流源I2和所述电流源I3的控制端；所述电流源I1、所述电流源I2和所述电流源I3的负端均连接接地端GND；
[0015]所述传感放大器SA2的输出端连接所述传感放大器SA3的反相输入端；所述传感放大器SA3的同相输入端连接分别所述电阻R2的第一端和所述电流源I3的正端，输出端连接所述电源纹波放大模块；所述电阻R2的第二端连接所述功率管PM的栅级。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，所述电源纹波放大模块包括：NMOS管NR2、电阻R3、电阻R
HPF
、电容C
HPF
和自适应前馈纹波放大器AFRA；
[0017]所述NMOS管NR2的栅级连接所述传感放大器SA3的输出端，源极连接基准电压端V
REF
，漏极分别连接所述自适应前馈纹波放大器AFRA的反相输入端和所述电阻R3的第一端；所述电阻R3的第二端连接所述自适应前馈纹波放大器AFRA的输出端，并作为所述电源纹波放大模块的输出端；
[0018]所述电阻R
HPF
的第一端连接所述基准电压端V
REF
，第二端分别连接所述电容C
HPF
的第一极板和所述自适应前馈纹波放大器AFRA的同相输入端；所述电容C
HPF
的第二极板连接所述输入电压端V
IN
。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，所述纹波前馈求和模块还包括：负载电流源I
L
和负载电容C
L
；
[0020]所述负载电流源I
L
的正端分别连接所述误差放大器EA的同相输入端、所述功率管PM的漏极和所述负载电容C
L
的第一极板；所述功率管PM的漏极输出所述输出电压V
OUT
；所述负载电容C
L
的第二极板连接所述负载电流源I
L
的负端，并连接所述接地端GND。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述纹波前馈求和模块的纹波前馈传递函数H
ff
(s)为：
[0022][0023]其中，g
sdp
为功率管PM的漏源跨导；g
mp
为功率管PM的栅源跨导；s为频域参数；ω
s
纹波前馈求和器RFSM的主极点；A
s
为纹波前馈求和器RFSM的低频增益。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0025]本专利技术的增强电源噪声抑制的线性稳压器，使用前馈纹波消除技术，不影响低压差线性稳压器的压差电压，芯片面积消耗小。在电路的工艺(Process)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强电源噪声抑制的线性稳压器，其特征在于，包括：依次连接的跨导比率跟踪模块(100)、电源纹波放大模块(200)和纹波前馈求和模块(300)；其中，所述纹波前馈求和模块(300)包括：纹波前馈求和器RFSM、误差放大器EA和功率管PM；所述纹波前馈求和器RFSM的第一输入端连接所述电源纹波放大模块(200)的输出端，第二输入端连接所述误差放大器EA的输出端，输出端连接所述功率管PM的栅级；所述误差放大器EA用于产生反馈环路信号，所述误差放大器EA的同相输入端连接所述功率管PM的漏极，反相输入端连接基准电压端(V
REF
)；所述功率管PM的源极连接电源电压端(V
IN
)；所述跨导比率跟踪模块(100)，用于跟踪功率管PM的跨导比率变化，动态调节并确定前馈纹波增益；所述电源纹波放大模块(200)，用于根据所述前馈纹波增益放大电源纹波，并输出前馈纹波信号；所述纹波前馈求和模块(300)，利用所述纹波前馈求和器RFSM，对所述前馈纹波信号和所述误差放大器EA产生的反馈环路信号求和，输出前馈求和信号驱动所述功率管PM，以降低线性稳压器输出端的噪声。2.根据权利要求1所述的增强电源噪声抑制的线性稳压器，其特征在于，所述跨导比率跟踪模块(100)包括：PMOS管PM1、PMOS管PM2、NMOS管NR1、传感放大器SA1、传感放大器SA2、传感放大器SA3、电阻R2、电流源I1、电流源I2和电流源I3；所述PMOS管PM1的栅级连接所述功率管PM的栅级，输入前馈求和信号(V
G
)，源极连接输入电压端(V
IN
)，漏极分别连接所述传感放大器SA1的同相输入端、所述传感放大器SA2的反相输入端和所述电流源的I1正端；所述PMOS管PM2的栅级连接所述传感放大器SA2的输出端，源极连接所述PMOS管PM1的源极，漏极连接所述NMOS管NR1的漏极；所述NMOS管NR1的栅级连接所述传感放大器SA3的输出端，源极分别连接所述传感放大器SA2的同相输入端和所述电流源I2的正端；所述传感放大器SA1的反相输入端连接所述功率管管PM的漏极，并输入输出电压(V
OUT
)，输出端分别连接所述电流源I1、所述电流源I2和所述电流源I3的控制端；所述电流源I1、所述电流源I2和所述电流源I3的负端均连接接地端(GND)；所述传感放大器SA2的输出端连接所述传感放大器SA3的反...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱利波，王龙涵，李娅妮，励勇远，朱樟明，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：