一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，該線性穩(wěn)壓器包括電源紋波預(yù)處理器和低壓差線性穩(wěn)壓器LDO；所述電源紋波預(yù)處理器輸出與低壓差穩(wěn)壓器LDO輸入電源相連；所述電源紋波預(yù)處理器用于產(chǎn)生寬頻紋波抑制的直流電壓VP1；所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO用于產(chǎn)生直流輸出電壓VOUT；所述電源波紋預(yù)處理器包括電阻分壓電路、低通濾波器和電壓跟隨器；所述電阻分壓電路、低通濾波器、電壓跟隨器依次相連；通過使用穩(wěn)定的紋波抑制電壓VG1和耗盡型晶體管構(gòu)成的電壓緩沖級，減小了低壓差線性穩(wěn)壓器LDO輸入電源的紋波。本發(fā)明具有寬頻高PSRR負(fù)載范圍、對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響小、電流效率高等特點(diǎn)。
【專利說明】
一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高性能模擬集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)，由于具有電路結(jié)構(gòu)簡單、瞬態(tài)響應(yīng)速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。低壓差線性穩(wěn)壓器可以將輸入的直流高電壓轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的低紋波、低噪聲的直流低電壓。一般情況下，低壓差線性穩(wěn)壓器的輸入直流電壓上，會疊加寬帶的交流紋波，會影響設(shè)備和電路的穩(wěn)定性以及電路性能。當(dāng)需要高性能電源時，非理想的組件和寄生電容會改變線性穩(wěn)壓器的理想特性，降低對電源電壓波動的抑制作用。電源抑制比這個指標(biāo)衡量的是穩(wěn)壓器抑制疊加在正常輸入直流電壓上的交流信號的能力。電源抑制比在低頻時最大，抑制電源電壓波動的能力較強(qiáng)，而在高頻時，這種能力就減弱了。實(shí)際低壓差線性穩(wěn)壓器的設(shè)計，其電源抑制比從IkHz到1kHz范圍內(nèi)開始下降。
[0003]隨著用戶對電源紋波抑制能力的要求的提高，低噪聲、高電源抑制比線性穩(wěn)壓器要求其在在10kHz時仍具有60dB的良好電源抑制比。在10kHz以上時，電源抑制比主要受輸出電容、寄生組件以及調(diào)整管上漏電流的影響。
[0004]電源抑制比是線性穩(wěn)壓器的關(guān)鍵性能指標(biāo)，電源抑制比往往取決于帶隙基準(zhǔn)的精度和線性穩(wěn)壓器誤差信號放大器回路的開環(huán)增益。通常情況下，線性穩(wěn)壓器為了獲得較高的電源抑制比，就采用較大的誤差信號放大的開環(huán)增益，或者是增大輸出端的耦合電容，降低線性穩(wěn)壓器的帶寬。采用較大的誤差放大開環(huán)增益，會給電路設(shè)計帶來較大的挑戰(zhàn)。而增大輸出端耦合電容的方式，又會增大芯片的面積，增大生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，具有寬頻高電源抑制比特性、對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響小、電流效率高等特點(diǎn)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，該線性穩(wěn)壓器包括電源紋波預(yù)處理器和低壓差線性穩(wěn)壓器LDO;所述電源紋波預(yù)處理器輸出與低壓差穩(wěn)壓器LDO輸入電源相連;所述電源紋波預(yù)處理器用于產(chǎn)生寬頻紋波抑制的直流電壓VPl;所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO用于產(chǎn)生直流輸出電壓V0UT;所述電源波紋預(yù)處理器包括電阻分壓電路、低通濾波器和電壓跟隨器;所述電阻分壓電路、低通濾波器、電壓跟隨器依次相連;所述電阻分壓器通過電阻分壓電路產(chǎn)生一個低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VRl;所述低通濾波器用于濾除VRl上的電源干擾和噪聲，得到紋波抑制電壓VGl;所述電壓跟隨器用于產(chǎn)生紋波抑制的直流電壓VP1。所述電阻分壓電路通過分壓獲得略低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VR1。所述電阻分壓電路為串聯(lián)電阻分壓電路。
[0007]所述電壓跟隨器為采用耗盡型晶體管Ml，耗盡型晶體管Ml連接成電源緩沖級，紋波抑制電壓VGl送至耗盡型晶體管Ml的柵極，在Ml的源極得到接近于紋波抑制電壓VGl的跟隨電壓VPl。
[0008]所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO包括帶隙基準(zhǔn)電路VBG、誤差放大器AMP、調(diào)整管、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)、輸出耦合電容和偏置電流調(diào)整電路IBIAS;所述帶隙基準(zhǔn)電路VBG、偏置電流調(diào)整電路IBIAS分別和誤差放大器AMP連接。
[0009]所述帶隙基準(zhǔn)電路VBG為低壓差線性穩(wěn)壓器提供基準(zhǔn)參考電壓VREF;偏置電流產(chǎn)生電路IBI AS控制基準(zhǔn)電流IB的大??；基準(zhǔn)參考電壓VREF和反饋電壓VFB的差值經(jīng)過放大后，連接到調(diào)整管M2的柵極，對輸出電壓VOUT進(jìn)行控制；電阻R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，將分壓VFB反饋至誤差放大器AMP的正極性輸入端。
[0010]由于經(jīng)過紋波抑制的直流電壓VPl減小了低壓差線性穩(wěn)壓器LDO的輸入電源波動，獲得寬頻高電源抑制比的直流輸出電壓VOUT。
[0011]本發(fā)明有益效果是:通過使用穩(wěn)定的紋波抑制電壓VGl和耗盡型晶體管構(gòu)成的電壓緩沖級，可以獲得較為穩(wěn)定的寬頻紋波抑制的直流電壓VPl，減小了低壓差線性穩(wěn)壓器LDO輸入電源的紋波。電壓緩沖級的輸出作為低壓差線性穩(wěn)壓器的電源輸入，最終得到具有寬頻高電源抑制比的輸出電壓V0UT，提高用電設(shè)備的精度。本發(fā)明具有寬頻高PSRR負(fù)載范圍、對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響小、電流效率高等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]下面對本說明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明:
[0013]圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的寬頻高電源抑制比線性穩(wěn)壓電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0016]本發(fā)明公開了一種具有寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，采用兩級穩(wěn)壓的結(jié)構(gòu)，來獲得寬頻高電源抑制比特性。其完整電路由一級電源紋波預(yù)處理器和一級低壓差線性穩(wěn)壓器組成。其中，電源紋波預(yù)處理器由電阻分壓電路、低通濾波器、電壓跟隨器串接組成。通過電阻分壓電路產(chǎn)生一個低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VRl，經(jīng)過低通濾波器，濾除電源干擾和噪聲，得到具有較高穩(wěn)定度紋波抑制電壓VG1。通過電壓跟隨器得到與VGl數(shù)值接近的直流電壓VPl，VP1最終作為低壓差線性穩(wěn)壓器的供電電源，低壓差線性穩(wěn)壓器通過環(huán)路控制，為負(fù)載提供穩(wěn)定的電壓輸出V0UT，從而實(shí)現(xiàn)寬頻紋波抑制。技術(shù)方案參見圖1。
[0017]如圖2所示，為了使線性穩(wěn)壓器獲得高電源抑制比，采用了電源紋波的預(yù)處理技術(shù)。其中，第一級電源紋波預(yù)處理器由電阻分壓電路、低通濾波器和電壓跟隨器構(gòu)成。第二級為一個低壓差線性穩(wěn)壓器LD0。其中，低壓差線性穩(wěn)壓器LDO又包含帶隙基準(zhǔn)電路(VBG)、誤差放大器(AMP)、調(diào)整管、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)、輸出耦合電容、偏置電流調(diào)整電路(IBIAS)組成。
[0018]在第一級電源紋波預(yù)處理器中，通過由電阻Rl和R2組成的分壓電路和低通濾波器LPF，獲得一個相對平穩(wěn)的直流電壓信號VG1。采用電阻Rl和R2組成的電阻分壓電路產(chǎn)生一個低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VRl，也可以由其他類型的電路提供此基準(zhǔn)電壓VRl。該基準(zhǔn)電壓VRl再經(jīng)過低通濾波器，實(shí)現(xiàn)高頻噪聲的濾除，得到平穩(wěn)的紋波抑制電壓VG1。紋波抑制電壓VGl低于電源供電電壓，其電壓值由穩(wěn)壓電路的負(fù)載大小來決定。耗盡型晶體管Ml連接成電源緩沖級，紋波抑制電壓VGl送至耗盡型晶體管Ml的柵極，在Ml的源極可以得到接近于紋波抑制電壓VGl的較穩(wěn)定的跟隨電壓VPl，VP1作為低壓差線性穩(wěn)壓電路LDO的電源輸入，具有較小的電源紋波。
[0019]帶隙基準(zhǔn)電路VBG為低壓差線性穩(wěn)壓器提供一個1.2V的基準(zhǔn)參考電壓VREF。偏置電流產(chǎn)生電路IBIAS可以控制基準(zhǔn)電流IB的大小，進(jìn)而控制誤差放大器AMP工作的靜態(tài)功耗。電阻R3和R4構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，將分壓VFB反饋至誤差放大器AMP的正極性輸入端?；鶞?zhǔn)參考電壓VREF和反饋電壓VFB的差值經(jīng)過放大后，連接到調(diào)整管M2的柵極，對輸出電壓VOUT進(jìn)行控制。由于經(jīng)過紋波抑制的直流電壓VPl減小了低壓差線性穩(wěn)壓器LDO的輸入電源波動，最終可以獲得寬頻高電源抑制比的直流輸出電壓V0UT。從而使本發(fā)明的線性穩(wěn)壓器提供給負(fù)載的輸出電壓具有寬頻高紋波抑制的特性。
[0020]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，該線性穩(wěn)壓器包括電源紋波預(yù)處理器和低壓差線性穩(wěn)壓器LDO; 所述電源紋波預(yù)處理器輸出與低壓差穩(wěn)壓器LDO輸入電源相連； 所述電源紋波預(yù)處理器用于產(chǎn)生寬頻紋波抑制的直流電壓VPl; 所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO用于產(chǎn)生直流輸出電壓V0UT。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述電源波紋預(yù)處理器包括電阻分壓電路、低通濾波器和電壓跟隨器； 所述電阻分壓電路、低通濾波器、電壓跟隨器依次相連； 所述電阻分壓器通過電阻分壓電路產(chǎn)生一個低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VRl; 所述低通濾波器用于濾除VRl上的電源干擾和噪聲，得到紋波抑制電壓VGl; 所述電壓跟隨器用于產(chǎn)生紋波抑制的直流電壓VPl。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述電阻分壓電路通過分壓獲得略低于電源電壓的基準(zhǔn)電壓VRl。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述電阻分壓電路為串聯(lián)電阻分壓電路。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述電壓跟隨器為采用耗盡型晶體管M1，耗盡型晶體管Ml連接成電源緩沖級，紋波抑制電壓VGl送至耗盡型晶體管Ml的柵極，在Ml的源極得到接近于紋波抑制電壓VGl的跟隨電壓VP1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述低壓差線性穩(wěn)壓器LDO包括帶隙基準(zhǔn)電路VBG、誤差放大器AMP、調(diào)整管、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)、輸出耦合電容和偏置電流調(diào)整電路IBIAS;所述帶隙基準(zhǔn)電路VBG、偏置電流調(diào)整電路IBIAS分別和誤差放大器AMP連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述帶隙基準(zhǔn)電路VBG為低壓差線性穩(wěn)壓器提供基準(zhǔn)參考電壓VREF;偏置電流產(chǎn)生電路IBIAS控制基準(zhǔn)電流IB的大小；基準(zhǔn)參考電壓VREF和反饋電壓VFB的差值經(jīng)過放大后，連接到調(diào)整管M2的柵極，對輸出電壓VOUT進(jìn)行控制；電阻R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，將分壓VFB反饋至誤差放大器AMP的正極性輸入端。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的寬頻高電源抑制比的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，由于經(jīng)過紋波抑制的直流電壓VPl減小了低壓差線性穩(wěn)壓器LDO的輸入電源波動，獲得寬頻高電源抑制比的直流輸出電壓VOUT。
【文檔編號】G05F1/571GK106094966SQ201610725193
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月25日
【發(fā)明人】黃繼頗
【申請人】黃繼頗