电平移位调节器电路制造技术

电平移位调节器电路包括电平移位晶体管(Mls)和被串联布置到输出路径(OP)中的电平移位晶体管(Mls)的输出晶体管(Mreg)。电路包括被布置在输出路径(OP)的输入节点(IN)和输出晶体管(Mreg)的栅极连接端之间的反馈路径(FP)。电流分流器(CS)被提供用来将耦合到输入节点(IN)的电流源(ISO)的电流分流以减少回路增益。电流镜(CM)被串联布置到电流分流器(CS)以减少由电流分流器(CS)提供给输出晶体管(Mreg)的栅极连接端的信号电流，以进一步减少增益和提高电路的稳定性。第一滤波器和第二滤波器(F1、F2)可以被选择性地提供以改善相位响应。

Level shift regulator circuit

The level shift regulator circuit includes the level shift transistor (Mls) and the output transistor (Mreg) of the level shift transistor (Mls) in series to the output path (OP). The circuit includes a feedback path (FP) arranged between the input node (IN) of the output path (OP) and the gate connection end of the output transistor (Mreg). The current divider (CS) is provided to divert the current from the current source (ISO) coupled to the input node (IN) to reduce loop gain. The current mirror (CM) is arranged in series to the current shunt (CS) to reduce the signal current of the grid connection end provided by the current shunt (CS) to the output transistor (Mreg), in order to further reduce the gain and improve the stability of the circuit. The first filter and the second filter (F1, F2) can be selectively provided to improve the phase response.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电平移位调节器电路
公开了一种基于反馈配置中的电平移位调节器电路。
技术介绍
目前，连续时间电压调节器十分流行。从以其优越的效率性能而被采用的DC/DC转换器开始，它们为负载电路提供了无波纹电源。这意味着像精确度和PSRR的参数是该块以及低功耗的关键特性。连续时间调节器可以根据以下不同的需求被实现：源(source)能力或吸收(sink)能力(通常不是两种)、参考GND或电源的经调节电压、经调节电压和电源或地面之间可能的低电压降。在具有某些动态范围限制的可能实现中，所谓的无电容方法很流行。它基于电平移位并采用局部反馈来降低输出阻抗和改善负载调节性能。驱动负载的低阻抗节点是这类解决方案的主要特征。以这种方式，输出极点可以被认为是非主导的，使得不需要负载电容器。如果内部芯片参考采用所需的经调节电压，则这给出了显著的优势，节省外部稳定化电容器所在的一个引脚。电容器的电容通常是大约数百nF，这太大而不能被集成。希望提供一种具有仅小面积消耗并提供高稳定性的电平移位调节器电路。
技术实现思路
根据具有提高稳定性的电平移位调节器电路的实施例，该电路包括施加电源电位的端子和提供恒流的电流源。该电路还包括被连接到电流源的电平移位晶体管和被串联布置到电平移位晶体管的输出晶体管。该电路还包括将电流源的电流分流的电流分流器，其中电流分流器被连接到输出晶体管的栅极连接端。该电路还包括被串联布置到电流分流器的电流镜，其中电流镜被耦合到输出晶体管的栅极连接端。权利要求中规定了电平移位调节器电路的其它实施例。电平移位晶体管和输出晶体管可以被布置在输出电流路径中。电路在电平移位晶体管的源极连接端和输出晶体管的漏极连接端之间的输出端处提供输出电压。提供电流源以将电流提供到输出电流路径的输入节点。电流分流器可以包括被布置在两个并联路径中的第一晶体管和第二晶体管。两个并联路径被连接在输出电流路径的输入节点和施加接地电位的端子之间。电流分流器将从并联路径中的第一个路径和并联路径中的第二个路径之间的电流源到达电流分流器的电流分流。并联路径中的第一个路径可以包括电流分流器的第一晶体管，且电流路径中的第二个路径可以包括电流分流器的第二晶体管。通过电流分流器的第一晶体管和第二晶体管根据它们的几何比来分流到达电流分流器的电流。电流分流器的第一晶体管的漏极连接端被连接到输出晶体管的栅极连接端以提供闭合反馈回路。这意味着，如果电流分流器的第二晶体管将被放电到地面，则只有由电流分流器的第一晶体管提供的电流到达输出晶体管的栅极连接端。这导致电路的增益减少。因此，电路的稳定性增加且布置在输出晶体管的栅极连接端和输出晶体管的输出端/漏极连接端之间的补偿电容的电容可能减小。电流镜可以被布置在并联电流路径的第二个电流路径中。电流镜可以包括在共同的栅极连接端处相互连接的第一晶体管和第二晶体管。电流分流器的第二晶体管的漏极连接端被连接到电流镜的第一晶体管和第二晶体管的共同的栅极端。电流镜被配置为将电流提供到输出晶体管的栅极连接端，其中所述电流具有与由电流分流器的第一晶体管提供到输出晶体管的栅极连接端的信号电流相反的符号。因此，从电流分流器的第一晶体管提供的电流中减去由电流镜提供的电流。这意味着获得进一步的增益减少，且最后，这种进一步的增益减少引起电路更好的稳定性。根据电平移位调节器电路的另一实施例，第一滤波器可以被添加到电流镜中。第一滤波器可以被配置为RC-滤波器。并联路径的第二个路径中的第一滤波器的添加防止了从RC时间常数截止频率开始的增益减少。第一滤波器能够生成电平移位调节器电路的传递函数中的零点以改善其相位响应。根据电平移位调节器电路的另一改善的实施例，无论第一个滤波器是否应用于电路，第二滤波器都可以被添加到电流分流器。第二滤波器可以被配置为RC-滤波器。第二滤波器的增加旁路电流分流器，以使输入电流无衰减地到达主导极点。从改善结构的相位响应的第二滤波器的时间常数开始，第二滤波器能够生成电平移位调节器的传递函数中的零点。从回路增益分析开始，插入到电平移位调节器电路的反馈回路中的两个附加块允许减少回路的回路增益，该回路包括输出晶体管、电平移位晶体管以及电流分流器的第一晶体管。所提出的电路设计显著提高了结构的稳定性。使用可选的第一滤波器和第二滤波器以旁路高频率处的电流分流器和电流镜的动作，允许生成传递函数中的零点。这有利地提供了更大的相位裕度，其增强了结构的稳定性并能够给设计者留下更大的自由度以用于更鲁棒的解决方案，除非消耗更多的电流。所提出的两种解决方案，即一方面作为第一解决方案的电流分流器和电流镜和另一方面旁路电流镜和电流分流器的滤波器，可以被单独或一起实施。在电平移位调节器电路中使用的电流分流器和电流镜允许减少回路跨导，同时保持输出晶体管跨导的相同值。这给定了期望的自由度以从GBW(增益和带宽/零点dB交叉点的乘积)中分离第二极点，使得可以获得相同的相位裕度和布置在输出晶体管的栅极连接端和电平移位调节器电路的输出端之间的补偿电容器的更小尺寸。此外，作为进一步的可选步骤，为了超过给定频率(部分地和/或完全地)旁路电流分流器和电流镜的动作，某些相当小的RC组的插入提供了电路的传递函数中的某些对(零点-极点对)以有利地生成正相移位，以在相当宽的频率范围内改善回路传递函数。附图说明图1示出了电平移位调节器电路的简单设计的实施例。图2示出了基于反馈的电平移位调节器电路的实施例。图3示出了具有源能力和吸收能力的基于反馈的电平移位调节器电路的实施例。图4A示出了包括用于稳定性提高的电流分流器的基于反馈的电平移位调节器电路的实施例。图4B示出了包括用于进一步提高稳定性的电流镜的基于反馈的电平移位调节器电路的实施例。图4C示出了包括提供大相位裕度以进一步增强电路稳定性的滤波器的基于反馈的电平移位调节器电路的实施例。图5图示了在电平移位调节器电路的设计中插入电流分流器和电流镜之后回路增益的变化。图6图示了在电平移位调节器电路的设计中插入滤波器之后相位响应的变化。图7图示了在电平移位调节器电路的设计中插入滤波器之后回路增益的变化。图8示出了基于反馈的电平移位调节器电路的实施例，该基于反馈的电平移位调节器电路基于图3中图示的基于反馈的电平移位调节器电路的结构来使用电流分流器、电流镜以及滤波器。具体实施方式现在将在下文中参照示出电平移位调节器电路的不同实施例的附图来更详细地描述所提出的电平移位调节器电路。然而，电平移位调节器电路可以以许多不同的形式表现并且不应该被解释为限制于本文所述的实施例；相反，这些实施例被提供为使得本公开将电平移位调节器电路的范围完全传达给本领域技术人员。附图不一定按比例绘制，但被配置为清楚地图示电平移位调节器电路的结构。图1示出了用于电压调节的基于电平移位的解决方案。电路包括可以被配置为晶体管的电平移位元件Mls。晶体管Mls经由提供电流Ib的恒流源IS被耦合到接地电位GND。电平移位器包括参考端V0以施加参考电压Vref。二极管Mdumm连接到参考端V0。电平移位晶体管Mls经由提供电流Ib的恒流源IS'被连接到二极管Mdumm。在电路的输出端O处生成输出电压Vreg。图1中示出的概念性解决方案非常简单。与电平移位器Mls匹配的二极管Mdumm移位名义上相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电平移位调节器电路，包括：‑端子(V1)，其用来施加电源电位(Vdd)，‑电流源(IS0)，其用来提供恒流，‑电平移位晶体管(Mls)，其被连接到所述电流源(IS0)，‑输出晶体管(Mreg)，其被串联布置到所述电平移位晶体管(Mls)，‑电流分流器(CS)，其将所述电流源(IS0)的电流分流，其中所述电流分流器(CS)被连接到所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端，‑电流镜(CM)，其被串联布置到所述电流分流器(CS)，其中所述电流镜(CM)被耦合到所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.15 EP 15200060.01.一种电平移位调节器电路，包括：-端子(V1)，其用来施加电源电位(Vdd)，-电流源(IS0)，其用来提供恒流，-电平移位晶体管(Mls)，其被连接到所述电流源(IS0)，-输出晶体管(Mreg)，其被串联布置到所述电平移位晶体管(Mls)，-电流分流器(CS)，其将所述电流源(IS0)的电流分流，其中所述电流分流器(CS)被连接到所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端，-电流镜(CM)，其被串联布置到所述电流分流器(CS)，其中所述电流镜(CM)被耦合到所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端。2.根据权利要求1所述的电平移位调节器电路，包括：-端子(V2)，其施加接地电位(GND)，-输入节点(IN)，其施加由所述电流源(IS0)提供的电流，-输出路径(OP)，其包括所述电平移位晶体管(Mls)和所述输出晶体管(Mreg)，其中所述输出路径(OP)被布置在所述输入节点(IN)和施加所述接地电位(GND)的端子(V2)之间，-反馈路径(FP)，其包括所述电流分流器(CS)和所述电流镜(CM)，其中所述反馈路径(FP)被布置在所述输入节点(IN)和所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端之间。3.根据权利要求2所述的电平移位调节器电路，包括：另一电流源(IS1)，其被布置在所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端和施加所述接地电位(GND)的端子(V2)之间。4.根据权利要求2或3所述的电平移位调节器电路，-输出端子(O)，其用来提供输出信号(Vreg)，被布置在所述电平移位晶体管(Mls)和所述输出晶体管(Mreg)之间，-补偿电容器(Cc)，其被布置在所述输出晶体管(Mreg)的栅极连接端和所述电平移位调节器电路的输出端(O)之间。5.根据权利要求2到4所述的电平移位调节器电路，-其中所述电流分流器(CS)包括第一晶体管(Mfold)和第二晶体管(Mfold_2)，其中所述电流分流器的第一晶体管和第二晶体管(Mfold、Mfold_2)在它们相应的源极端和在它们相应的栅极端处被连接在一起，-其中所述电流分流器的第一晶体管和第二晶体管(Mfold、Mfold_2)的相应的源极端被连接到所述输入节点(IN)。6.根据权利要求5所述的电平移位调节器电路，-其中所述电流分流器(CS)包括两个并联连接的电流路径(P1、P2)，-其中所述电流分流器的第一晶体管(Mfold)被布置在所述输入节点(IN)和所述电流源(IS0)之间的两个并联电流路径的第一个电流路径(P1)中，-其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛·菲奥基，莫尼卡·斯基帕尼，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT