BR112012027397B1

BR112012027397B1 - Regulador de baixa queda de tensão sem capacitor de baixa tensão em-chip com controle-q

Info

Publication number: BR112012027397B1
Application number: BR112012027397-3A
Authority: BR
Inventors: Junmou Zhang; Lew G. Chua-Eoan
Original assignee: Qualcomm Incorporated
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2024-02-27
Also published as: TW201217939A; US20110267017A1; ES2459952T3; EP2564284A2; CN102906660A; EP2564284B1; KR101415231B1; KR20130002358A; CN102906660B; JP5694512B2; US8872492B2; WO2011139739A2; TWI441006B; JP2013527527A; WO2011139739A3; BR112012027397A2

Abstract

REGULADOR DE BAIXA QUEDA DE TENSÃO SEM CAPACITOR DE BAIXA TEN-SÃO EM CHIP CONTROLE-Q. Trata-se de sistemas e um método para um regulador de tensão de baixa queda de tensão (LDO) sem capacitor. Um amplificador de erros é configurado para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada. Sem incluir um ca-pacitor externo no regulador de tensão LDO, um amplificador Miller é acoplado à saí-da do amplificador de erros, em que o amplificador Miller é configurado para amplificar a capacitância Miller formada no nó de entrada do amplificador Miller. Um capacitor acoplado à saída do amplificador de erros cria um circuito de realimentação positiva para aumentar o fator de qualidade (Q) de modo que a estabilidade do sistema seja aperfeiçoada.

Description

Reivindicação de Prioridade de Acordo com 35 U.S.C. §119

O presente pedido . de patente reivindica prioridade para o pedido provisório No. 61329141, intitulado "Regulador de Baixa Queda de Tensão Sem Capacitor de Baixa Tensão em Chip com Controle-Q", depositado a 29 de abril de 2010, cedido ao cessionário deste e por ele expressamente aqui incorporado à guisa de referência.

Campo da Revelação

As modalidades reveladas referem-se a implementações sem capacitor de reguladores de tensão em chip com baixa queda de tensão (LDO - low dropout) . Mais especificamente, modalidades exemplares referem-se a implementações sem capacitor de reguladores de tensão LDO configurados para controlar o fator de qualidade (Q), aperfeiçoando assim a estabilidade do sistema.

Fundamentos

O gerenciamento de energia desempenha um papel importante na indústria de eletrônicos atual. Aparelhos acionados a bateria e de mão exigem técnicas de gerenciamento de energia para prolongar a vida útil da bateria e aperfeiçoar o desempenho e o funcionamento dos aparelhos. Um aspecto do gerenciamento de energia inclui o controle de tensões operacionais. Sistemas eletrônicos convencionais, particularmente sistemas em chip (SOCs), incluem comumente diversos subsistemas. Os diversos subsistemas podem ser acionados sob tensões operacionais diferentes adaptadas às necessidades especificas dos subsistemas. Os reguladores de tensão são utilizados para transmitir tensões especificadas aos diversos subsistemas.

Os reguladores de tensão podem ser também utilizados para manter os subsistemas isolados uns dos outros.

Reguladores de tensão com baixa queda de tensão (LDO) são comumente utilizados para gerar e fornecer tensões baixas e obter um conjunto de circuitos de baixo ruido. Reguladores de tensão LDO convencionais exigem um capacitor externo grande, frequentemente na faixa de vários micro-farads. Estes capacitores externos ocupam um espaço de placa valioso, aumentam o número de pinos de circuito integrado (IC) e impedem soluções SOC eficazes.

Com referência à Figura 1, é mostrado um regulador de tensão LDO 100 convencional com capacitor CL. O capacitor CL é problemático, conforme discutido acima. Conforme mostrado, o regulador de tensão LDO 100 aceita uma tensão de entrada não regulada Vin e uma tensão de referência de entrada Vref e gera uma tensão de saida regulada Vout- Uma entrada do amplificador difer,encial 102 monitora uma fração da tensão de saida regulada Vout determinada pela razão de resistência dos resistores Ri e R2. A outra entrada do amplificador diferencial 102 tem a tensão de referência Vref estável. A saida do amplificador do amplificador diferencial 102 aciona um transistor de passagem grande, o transistor 104. Se a tensão de saida regulada Vout, que é derivada na saida do transistor 104, se elevar demais com relação à tensão de referência Vref, então o amplificador diferencial 102 altera a resistência de acionamento ao transistor 104 de modo a manter a tensão de saida regulada Vout a um valor de tensão constante.

O regulador de tensão LDO 100 convencional da Figura 1 é um sistema de "dois pólos". Um "pólo", conforme é notoriamente sabido em sistemas de controle associados a circuitos elétricos, é uma indicação da estabilidade do circuito elétrico. Especificamente, com relação a circuitos de resistor-capacitor, o ganho de circuito traçado em função da faixa de frequência da corrente alternada que passa através do circuito aumentaria acentuadamente nos pólos do circuito. De modo a se manter a estabilidade do circuito nestes pólos, os pólos são compensados com outros elementos de circuito que atuam como fatores de amortecimento sobre o ganho de circuito. Se existirem vários pólos, devido, por exemplo, a várias combinações de resistor-capacitor, o foco pode ser colocado na compensação do pólo dominante. Em tais sistemas, é desejável que o pólo não dominante fique próximo do pólo dominante, de modo que circuitos de compensação possam ser utilizados de maneira eficaz na estabilização tanto do pólo dominante quanto do pólo não dominante.

Novamente com referência à Figura 1, um pólo não dominante é formado na porta do transistor 14. 0 capacitor CL contribui para o pólo dominante. De modo a se obter a estabilidade do sistema, um resistor RESR é introduzido conforme mostrado. Entretanto, é extremamente dificil controlar o RESR com precisão suficiente para assegurar a estabilidade dó regulador de tensão LDO 100 sobre ambos os pólos. Portanto, como alternativa, o tamanho do capacitor CL é aumentado, às vezes até a ordem de vários microfarads, o que leva aos numerosos problemas acima descritos. Por conseguinte, surge na técnica a necessidade de soluções que não exijam um capacitor CL grande para manter a estabilidade do regulador de tensão LDO 100. Em outras palavras, há necessidade de soluções sem capacitor de reguladores de tensão LDO.

Os esforços anteriores para eliminar o capacitor de reguladores de tensão LDO sofrem de grandes desvantagens. Por exemplo, um bloco de controle de fator de amortecimento (DFC) é utilizado no trabalho de K. N. Leung e P. K. T. Mok "Regulador com baixa queda de tensão CMOS isento de capacitor com compensação de fator de amortecimento-frequência de controle", Circuitos de Estado Sólido IEEE J., vol. 38, No. 10, pp. 1691-1702, Outubro 2003 (daqui por diante "Leung"). Entretanto, o bloco DEC de Leung é essencialmente um amplificador que inclui um capacitor para intensificar a carga capacitiva na saida do amplificador de erros. Este capacitor produz um pólo dominante. Consequentemente, a técnica de Leung exige um minimo de carga de corrente de 1 mA de modo a assegurar a estabilidade do regulador de tensão LDO. Suportar cargas de corrente grandes da ordem de vários mas não é exequivel. Portanto, o regulador de tensão LDO de Leung não é adequado para implementações de SOC eficazes.

Em outro exemplo, uma técnica de redução de fator de qualidade (Q) é proposta no trabalho de S.K. Lau, P. K. T. Mok, K.N. Leung "Regulador com baixa queda de tensão para SoC com redução de Q", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 42, No. 3, Março 2007 (daqui por diante "Lau") . A técnica de Lau inclui um capacitor e um diodo para controlar, o ganho de pico do regulador de tensão LDO. Entretanto, a técnica de Lau sofre também da desvantagem de exigir uma carga de corrente minima muito grande, da ordem de 100 mA, de modo a se manter a estabilidade do regulador de tensão LDO.

Ainda outro exemplo de um regulador de tensão LDO é descrito no trabalho de R. J. Milliken, J. Silva- Martinez, E. Sanchez-Sinencio "Regulador com baixa queda de tensão CMOS em chip completo", IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications, Vol. 54. No. 9, Setembro 2007, Páginas: 1879- 1890 (daqui por diante "Milliken"). Milliken utiliza um circuito de diferenciador para detectar alterações na tensão de saída do regulador de tensão LDO e apresenta um percurso de realimentação negativa rápido para fenômenos transitórios de carga. O circuito de diferenciador também atua como um "capacitor de Miller" para estabilizar o regulador de tensão, dividindo os pólos do circuito. Milliken utiliza um espelho de corrente "cascode" para garantir a distribuição apropriada de corrente na porta do transistor de passagem. Entretanto, uma distribuição apropriada de corrente é difícil de manter às tensões de fornecimento de energia baixas e com os tamanhos de aparelho que diminuem, que são tendências comuns na técnica. A falta de distribuição correta de corrente pode resultar em um deslocamento de corrente grande. Além do mais, a técnica de Milliken para controlar o ganho de pico do regulador de tensão LDO exige um grande número de iterações para se obter convergência.

Ainda outra implementação LDO é vista no produto da Texas Instrument, "TPS73601". O TPS73601 é uma implementação independente de um regulador de tensão LDO, que inclui uma bomba de carga e um "servo" bloco para acelerar as alterações de tensão na porta, do transistor de passagem. 0 servobloco utiliza um comparador para medir a tensão de saída. Quando a tensão de saída é mais baixa que uma tensão, especificada, isto é, se houver um "subalimentação", a corrente de origem será aumentada. Por outro lado, se ocorrer um transbordamento, a corrente de submersão será aumentada. A implementação do TPS73601 exige um conjunto de circuitos adicional que consuma uma corrente quiescente grande e que, consequentemente, não seja eficaz em potência. Por conseguinte, existe necessidade na técnica de soluções sem capacitor eficazes para reguladores de tensão

LDO que não sejam afetadas pelas desvantagens das técnicas acima descritas.

Sumário

As modalidades exemplares da invenção referem-se a sistemas e um método para implementações sem capacitor de reguladores de tensão LDO. Por exemplo, uma modalidade exemplar refere-se a um regulador de tensão sem capacitor com Baixa Queda de tensão (LDO) que compreende: um amplificador de erros, configurado para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada, e um amplificador Miller acoplado à saida do amplificador de erros, em que o amplificador Miller é configurado para amplificar a capacitância Miller formada no nó de entrada do amplificador Miller. Um capacitor acoplado à saida do amplificador de erros produz um circuito de realimentação positiva para diminuir o fator de qualidade (Q) de modo que a estabilidade do sistema seja aperfeiçoada.

Outra modalidade exemplar refere-se a um método para formar um regulador de tensão sem capacitor com Baixa Queda de Tensão (LDO) que compreende: configurar um amplificador de erros para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada, acoplar um amplificador Miller à saida do amplificador de erros e configurar o amplificador Miller para amplificar a capacitância Miller no nó de entrada do amplificador Miller.

Ainda outra modalidade exemplar refere-se a um método para formar um regulador de tensão sem capacitor com Baixa Queda de Tensão (LDO) que compreende uma.etapa para configurar um amplificador de erros para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada, uma etapa para acoplar um amplificador Miller à saida do amplificador de erros e uma etapa para configurar o amplificador Miller para amplificar a capacitância Miller formada no nó de entrada do amplificador Miller.

Outra modalidade exemplar refere-se a um sistema que compreende um regulador de tensão sem capacitor com Baixa Queda de Tensão (LDO), em que o regulador de tensão LDO compreende: um dispositivo de amplificador para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada, e um amplificador Miller acoplado à saida do dispositivo de amplificador, em que o amplificador Miller é configurado para amplificar a capacitância Miller formada no nó de entrada do amplificador Miller.

Descrição Resumida dos Desenhos

Os desenhos anexos são apresentados para ajudar na descrição das modalidades da invenção e são apresentados unicamente para ilustração das modalidades e. não para limitação delas.

A Figura 1 mostra um regulador de tensão LDO convencional.

A Figura 2 é uma representação esquemática de um Regulador de tensão LDO sem capacitor exemplar.

A Figura 3 mostra um diagrama de circuitos de um Regulador de tensão LDO sem capacitor.

A Figura 4 mostra um diagrama de circuitos de üm Regulador de tensão LDO sem capacitor que implementa a realimentação positiva para controlar o fator de Qualidade Q.

A Figura 5 mostra uma representação em fluxograma de um método para formar reguladores de tensão sem capacitor LDO de acordo com modalidades exemplares.

A Figura 6 mostra um sistema de comunicação sem fio exemplar no qual uma modalidade da revelação pode ser utilizada com vantagem.

Descrição Detalhada

Aspectos da invenção são revelados na descrição seguinte e nos desenhos conexos referentes a modalidades especificas da invenção. Modalidades alternativas podem ser concebidas sem que se abandone o alcance da invenção. Além disto, elementos notoriamente conhecidos da invenção não serão descritos em detalhe ou serão omitidos de modo a não se obscurecerem os detalhes relevantes da invenção.

A palavra "exemplar" é utilizada aqui exclusivamente como significando "que serve como exemplo, ocorrência ou ilustração". Qualquer modalidade aqui descrita como "exemplar" não deve ser necessariamente interpretada como preferida ou vantajosa comparada com outras modalidades. Do mesmo modo, o termo "modalidades da invenção" não exige que todas as modalidades da invenção incluam a feição, a vantagem ou o modo de funcionamento discutido.

A terminologia aqui utilizada é para fins de descrição de modalidades especificas apenas e não se destina a limitar as modalidades da invenção. Conforme aqui utilizadas, as.formas singulares "um(a)" e "o(a)" pretendem incluir as formas plurais também, a menos que o contexto indique claramehte o contrário. Deve ficar também entendido que os termos, "compreende", "que compreende(m)", "inclui" e/ou "que inclui(em)", quando aqui utilizados, especificam a presença de feições, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impedem a presença ou acréscimo de uma ou mais outras feições, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos deles.

Além disso, muitas modalidades são descritas em termos de sequências de ações a serem executadas por elementos de um aparelho de computação, por exemplo. Deve- se reconhecer que diversas ações aqui descritas podem ser executadas por circuitos especificos (circuitos integrados especificos de aplicativo (ASICs), por exemplo), por instruções de programa que são executados por um ou mais processadores ou por uma combinação de ambos. Além disto, estas sequências de ações aqui descritas podem ser consideradas como sendo corporificadas inteiramente dentro de qualquer forma de meio de armazenamento passivel de leitura por computador que tem armazenado nele um conjunto correspondente de instruções de computador que, quando executadas, fariam com que um processador conexo execute a funcionalidade aqui descrita. Assim, os diversos aspectos de invenção podem ser corporifiçados sob várias formas diferentes, todas eles tendo sido contempladas como estando dentro do alcance do objeto reivindicado. Além disto, para cada uma das modalidades aqui descritas, a forma correspondente de qualquer uma de tais modalidades pode ser aqui descrita como, por exemplo, "lógica configurada" para executar a ação descrita.

As modalidades exemplares evitam capacitores externos grandes em circuitos para reguladores de tensão LDO pela adoção da capacitância Miller dos circuitos. Em geral, uma capacitância Miller resulta de um efeito Miller - um aumento na capacitância de entrada equivalente de um amplificador devido à amplificação da capacitância entre os terminais de entrada e saida do amplificador. Especificamente com referência a reguladores de tensão LDO, a capacitância Miller obtida entre os terminais..de entrada e saida dos circuitos que implementam reguladores de tensão LDO é intensificada por um ou mais estágios de amplificação de modo a se obter uma implementação estável do circuito, sem necessidade de capacitores externos grandes.

Com referência agora à Figura 2, é mostrada uma representação esquemática do regulador de tensão LDO 200. Em contraste com o regulador de tensão LDO 100 convencional da Figura 1, o regulador de tensão LDO 200 não exige um capacitor grande CL para obter estabilidade de circuito. Em vez disso, a topologia de circuito funde o valor amplificado do capacitor Miller 208 que utiliza o amplificador Miller 206 com a saida do amplificador de erros 202 no terminal de porta do transistor de passagem 204.

Com referência à Figura 3, é mostrada uma implementação de circuito exemplar do regulador de tensão LDO 200. Conforme mostrado na Figura 3, um Circuito de Polarização 302, um Seguidor de Corrente 308, um Amplificador de Fonte de Corrente (CS). 306 e um Espelho de Corrente 304 formam de maneira combinada o amplificador Miller 206 configurado para amplificar o capacitor Miller 208. 0 Seguidor de Corrente 308 segue essencialmente a corrente que flui através do capacitor Miller 208. '/ O Amplificador CS 306 é um amplificador de tensão que amplifica a saida de tensão na saida do Seguidor de Corrente 308. O Espelho de Corrente 304, que inclui o transistor Mil, atua então para traduzir a tensão amplificada em uma amplificação da corrente. O Circuito de Polarização 302 funciona de modo a polarizar o circuito do regulador de tensão LDO 200 a um valor de corrente derivado da polarizaçãol de fornecimento de corrente externa, conforme mostrado na Figura 3. Por conseguinte, a combinação do Seguidor de Corrente 308, do Amplificador CS 306 e do Espelho de Corrente 304 amplifica de maneira eficaz a corrente que flui através do capacitor Miller 208, de modo que a corrente que flui através do transistor Mil é amplificada várias ordens de magnitude através da corrente que flui através do capacitor Miller 208. Será reconhecido que o capacitor de saida CL pode ser mantido a um valor baixo no circuito do regulador de tensão LDO 200 e não é necessário aumentá-lo para um valor elevado de modo a assegurar a estabilidade do sistema.

Com referência continua à Figura 3, os transistores Ml, M2, M3 e M4 são configurados como um amplificador diferencial. Em conjunto com os transistores M7 e M8 configurados como uma fonte de corrente, os circuitos de transistor que compreendem os transistores Ml, M2, M3, M4 e M7-M8 formam o amplificador de erros de dois estágios 202. O transistor de passagem 204 forma um terceiro estágio do amplificador de erros 202. O circuito da Figura 3 assegura uma tensão de saida Vout regulada na saida do transistor de passagem 204.

Ainda com referência à Figura 3, um percurso de elevação, que compreende os transistores M2 e M10 permitem uma elevação da tensão de saida Vout até a tensão de fornecimento VSS. Um percurso de descida, que compreende o amplificador Miller 206 e o transistor Mil, permite uma redução da tensão de saida Vout até a tensão de terra.

Conforme descrito anteriormente, o ganho de um sistema elétrico aumenta teoricamente em direção a um valor infinito nos pólos do sistema, tornando o sistema instável. Por conseguinte, o sistema elétrico pode ser projetado para introduzir elementos de amortecimento para compensar o ganho descontrolado nos pólos. De maneira semelhante, o sistema elétrico pode ser projetado de modo que o valor de ganho de pico seja proibido ao ultrapassar um valor especificado.

No caso do regulador de tensão LDO 200, a análise da "função de transferência" ou das características de entrada/saida através de um espectro de frequências revela que o ganho de pico pode ser controlado pelo controle do fator de qualidade (Q) do circuito. Especificamente, um valor menor de Q leva a um valor de ganho de pico menor. Pelo estudo da função de transferência através de uma faixa de frequências, verifica-se que o fator de Qualidade Q tem uma relação inversamente proporcional com o ganho de corrente efetivo do amplificador Miller 206, daqui por diante referido como "gma"; e uma relação diretamente proporcional com o ganho de corrente efetivo na carga de saida, que compreende a resistência RL e o capacitor CL, daqui por diante referido como "gmp". Por conseguinte, uma vez que um Q menor leva a valores de ganho de pico mais baixos, é benéfico aumentar ao máximo o gma, o que tem o efeito de reduzir Q. Uma vez que o gma depende da frequência, é necessário aumentar o gma ao máximo dentro de uma largura de banda ampla de frequências. As modalidades exemplares implementam uma técnica de reàlimentação positiva para aumentar a largura de banda através da qual o gma pode ser aumentado. Com referência à Figura 4, é mostrada uma implementação de circuito exemplar do regulador: de tensão LDO 300. Conforme mostrado, o circuito do regulador de tensão LDO 300 retém vários elementos, de circuito do regulador de tensão LDO 200, introduzindo ao mesmo tempo algumas modificações, conforme se seguem. Em primeiro lugar, o regulador de tensão LDO 300 inclui um Amplificador CS 406, que compreende o capacitor 410, conforme mostrado. 0 capacitor 410 é introduzido de modo a se produzir um percurso de realimentação positiva. O capacitor 410 aumenta a largura de banda através da qual o gma do regulador de tensão LDO 300 é aumentado e, consequentemente, Q é diminuido. Por conseguinte, o ganho de pico do regulador de tensão LDO 300 é mantido a um valor baixo, estável, dentro de uma ampla faixa de frequências pelo controle de Q.

Com referência continua à Figura 4, o capacitor 412 é incluido no regulador de tensão LDO 300 como uma segunda modificação. Conforme mostrado, o capacitor 412 é introduzido no percurso de elevação da tensão de saida Vout. Conforme discutido anteriormente, o percurso de elevação inclui os transistores M2 e M10. Pode-se observar que, sem a introdução do capacitor 412, o percurso de elevação é muito mais rápido que o percurso de descida, que compreende o amplificador Miller 206 e o transistor Mil. portanto, o capacitor 412 é adicionado de modo a tornar lento o percurso de elevação e deste modo equilibrar os percursos de elevação e descida. A equilibração dos percursos de elevação e descida desta maneira pode evitar pontas transitórias grandes que podem de outro modo ocorrer em circuitos com percursos de elevação e descida desequilibrados.

Assim, as modalidades exemplares implementam um regulador de tensão LDO sem capacitor eficaz, como, por exemplo, o regulador de tensão LDO 200, pela fusa do r amplificador de erros 202 e do amplificador Miller 206 no terminal de porta do transistor de passagem 204. O amplificador de erros 202 pode prover o percurso de elevação para a tensão de saida Vout, e o amplificador Miller 206 pode prover o percurso de descida. Modificações no regulador de tensão LDO 200 podem compreender estruturas para equilibrar os percursos de elevação e descida, conforme descrito com relação ao regulador de tensão LDO 300. Ver-se-á que técnicas de distribuição de corrente adicionais não são necessárias nas modalidades exemplares aqui descritas. Além disto, as modalidades exemplares implementam também uma técnica de realimentação positiva pela qual o fator de Qualidade Q é controlado no amplificador Miller 206, de modo a se reduzir ao minimo o ganho de pico através de uma ampla faixa de frequências. Por conseguinte, as modalidades exemplares apresentam uma solução para substituir os reguladores de tensão LDO que têm capacitores externos volumosos, com uma arquitetura LDO sem capacitor que é robusta em condições de tensão de fornecimento de energia baixa, tais como 1,31 V. As modalidades exemplares também incluem esquemas de compensação que apresentam uma resposta transitória rápida e uma faixa completa de estabilidade de corrente alternada (AC) para uma ampla faixa de correntes de carga, tal como de 0 uA a 50 mA. Em uma modalidade projetada para a tecnologia de 45 nm, uma saida de tensão controlada digital de 50 mA pode variar na faixa de 0,63 V a 1,11 V e pode consumir apenas cerca de 65 uA de corrente quiescente e com uma tensão de queda de tensãode aproximadamente 200 mV.

Reguladores de tensão LDO tais como o regulador de tensão LDO 200 e 300 podem ser incluidos em diversos aparelhos, tais como uma unidade remota e/ou um computador portátil. Por exemplo, as unidades remotas podem ser telefones móveis, unidades de sistemas de comunicação pessoais (PCS) de mão, unidades de dados portáteis tàis como assistentes de dados pessoais, aparelhos habilitados por GPS, aparelhos de navegação, conversores set-top box, tocadores de música, aparelhos de video, unidades de entretenimento, unidades de dados de localização fixa tais como equipamento de leitura de metros ou qualquer outro aparelho que armazene ou recupere dados ou instruções de computador ou qualquer combinação deles. As modalidades da revelação podem ser utilizadas de maneira adequada em qualquer aparelho que inclua um conjunto de„ circuitos integrados ativos que inclui reguladores de tensão LDO.

Além disso, deve ficar entendido que as modalidades incluem diversos métodos para executar os processos, funções e/ou algoritmos aqui revelados. Conforme mostrado na Figura 5, por exemplo, uma modalidade pode incluir um método para configurar um regulador de tensão sem capacitor com Baixa Queda de tensão(LDO) que compreende: configurar um amplificador de erros para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada (Bloco 502); acoplar um amplificador Miller à saida do amplificador de erros (Bloco 504); e configurar o amplificador Miller para amplificar a capacitância Miller formada no nó de entrada do amplificador Miller (Bloco 506).

Os versados na técnica entenderão que as informações e os sinais podem ser representados utilizando- se qualquer uma de diversas tecnologias e técnicas diferentes. Por exemplo, os dados, instruções, comandos, informações, sinais, bits, simbolos e chips referidos ao longo da descrição acima podem ser representados por tensões, correntes, ondas eletromagnéticas, campos ou particulas magnéticas, campos ou pãrticulas ópticas ou qualquer combinação deles.

Os versados na técnica entenderão também que os diversos blocos, módulos, circuitos e etapas de algoritmo lógicos ilustrativos descritos em conexão com as modalidades aqui reveladas revelação podem ser implementados . como hardware eletrônico, software de computador ou combinações de ambos. Para ilustrar claramente esta intercambialidade de hardware e software, diversos componentes, blocos, módulos, circuitos e etapas ilustrativas foras descritos acima genericamente em termos de sua funcionalidade. Se tal funcionalidade é implementada como hardware ou software depende da aplicação especifica e das limitações de desenho impostas ao sistema como um todo. Os versados na técnica podem implementar a funcionalidade descrita de diversas maneiras para cada aplicação especifica, mas tais decisões de implementação não devem ser interpretadas como provocando um afastamento do alcance da presente invenção.

Os métodos, sequências e/ou algoritmos descritos em conexão com as modalidades aqui reveladas podem ser corporifiçadas diretamente em hardware, em um módulo de software executado por um processador ou em uma combinação dos dois. Um módulo de software pode residir em uma memória RAM, uma memória flash, uma memória ROM, uma memória EPROM, uma memória EEPROM, em registradores, disco rígido, disco removível, CD-ROM ou qualquer outra forma de meio de armazenamento conhecida na técnica. Um meio de armazenamento exemplar é acoplado ao processador de modo que o processador possa ler informações do, e grave informações no, meio de armazenamento. Alternativamente, o meio de armazenamento pode ser integrante com o processador. Por conseguinte, uma modalidade da invenção pode incluir um meio passivel de leitura por computador que corporifica um método para implementações eficazes de reguladores de tensão sem capacitor com baixa queda de tensão(LDO). Por conseguinte, a invenção não está limitada aos exemplos mostrados e quaisquer dispositivos para executar a funcionalidade aqui descrita são incluidos nas modalidades da invenção.

A Figura 6 mostra um sistema de comunicação sem fio 600 exemplar no qual uma modalidade da revelação pode ser utilizada com vantagem. Para fins de ilustração, a Figura 6 mostra três unidades remotas 620, 630 e 650 e duas estações base 640. Na Figura 6, a unidade remota 620 é mostrada como um telefone móvel, a unidade remota 630 é mostrada como um computador portátil e a unidade remota 650 é mostrada como uma unidade rêmora de localização fixa em um sistema de loop local sem fio. Por exemplo, as unidades remotas podem ser telefones móveis, unidades de sistema de comunicação pessoal (PCS), unidades de dados portáteis tais como assistentes de dados pessoais, aparelhos habilitados por GPS, aparelhos de navegação, conversores set-top box, tocadores de música, aparelhos de video, unidades de entretenimento, unidades de dados de localização fixa tais como equipamento de leitura de metros ou qualquer outro aparelho que armazene ou recupere dados ou instruções de computador ou qualquer combinação deles. Embora a Figura 6 mostre unidades remotas de acordo com os ensinamentos da revelação, a revelação não está limitada a estas unidades exemplares mostradas. As modalidades da revelação podem ser utilizadas de maneira adequada em qualquer aparelho que inclua circuitos integrados ativos que incluem memória e um conjunto de circuitos em chip para teste e caracterizações.

Os aparelhos e métodos revelados precedentes são tipicamente projetados e são configurados em arquivos de computador GDSII e GERBER, armazenados.’ em um meio passivel de leitura por computador. Estes arquivos são por sua vez fornecidos a fabricantes que fabricam aparelhos com base nestes arquivos. Os produtos resultantes são lâminas semicondutoras que são em seguida cortadas em uma matriz de semicondutor e acondicionados em um chip de semicondutor. Os chips são então utilizados nos aparelhos descritos acima.

Embora a revelação precedente mostre modalidades ilustrativas da invenção, deve-se observar que diversas alterações e modificações podem ser feitas nelas sem que se abandone o alcance da invenção definido pelas reivindicações anexas. Não é necessário executar as funções, etapas e/ou ações das reivindicações de método de acordo com as modalidades da invenção aqui descritas em qualquer ordem especifica. Além disto, embora elementos da 5 invenção possam ser descritos ou reivindicados no singular, o plural é contemplado, a menos que a limitação ao singular seja explicitamente declarada.

Claims

1. Regulador de tensão de baixa queda de tensão (LDO) (200) sem capacitor, que compreende: - um primeiro mecanismo amplificador (202) para amplificar um diferencial entre uma tensão de referência (Vref) e uma tensão LDO regulada; e o regulador de tensão LDO sem capacitor caracterizado pelo fato de que compreende: - uma saída de um mecanismo amplificador Miller (206) acoplada a uma saída do primeiro mecanismo amplificador (202), em que o mecanismo amplificador Miller (206) é configurado para amplificar uma capacitância Miller formada em um nó de entrada do mecanismo amplificador Miller (206).

2. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende também mecanismo para acoplar a saída do primeiro mecanismo amplificador a um nó de entrada de um mecanismo de comutação (204), e mecanismo para derivar a tensão LDO regulada em um nó de saída do mecanismo de comutação (204).

3. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende mecanismo para configurar o primeiro mecanismo amplificador para prover um percurso de subida para a tensão LDO regulada, e mecanismo para configurar a capacitância Miller para prover um percurso de descida para a tensão LDO regulada.

4. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende também mecanismo para diminuir um fator de qualidade, em que o fator de qualidade é diretamente proporcional para um ganho de tensão do regulador de tensão LDO sem capacitor.

5. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende também mecanismo para equilibrar um percurso de subida com um percurso de descida para a tensão LDO regulada.

6. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende também mecanismo para formar uma carga de saída no nó de saída do dispositivo comutador.

7. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o primeiro mecanismo amplificador é um amplificador de erro configurado para amplificar o diferencial entre a tensão de referência e a tensão LDO regulada; e o mecanismo amplificador Miller é um amplificador Miller de forma que uma saída do amplificador Miller é acoplada a uma saída do amplificador de erro, em que o amplificador Miller é configurado para amplificar uma capacitância Miller formada em um nó de entrada do amplificador Miller.

8. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende também um primeiro capacitor acoplado à saída do amplificador de erro, de forma que o primeiro capacitor crie um circuito de realimentação positiva para diminuir um fator de qualidade, em que o fator de qualidade é diretamente proporcional a um ganho de tensão do regulador de tensão LDO sem capacitor.

9. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende também um segundo capacitor formado dentro do amplificador Miller, em que o segundo capacitor é configurado para equilibrar um percurso de subida e um percurso de descida para a tensão LDO regulada.

10. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o amplificador Miller compreende um de seguidor de corrente (308), um amplificador de fonte de corrente (306), e um espelho de corrente (304).

11. Regulador de tensão LDO sem capacitor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o amplificador de erro compreende um par de inversores acoplados transversalmente.

12. Método para formar um regulador de tensão de baixa queda de tensão (LDO) (200) sem capacitor, que compreende: - configurar um amplificador de erro (202) para amplificar um diferencial entre uma tensão de referência (Vref) e uma tensão LDO regulada; o método caracterizado pelo fato de que compreende: - acoplar uma saída de um amplificador Miller (206) a uma saída do amplificador de erro (202); e - configurar o amplificador Miller (206) para amplificar uma capacitância Miller formada em um nó de entrada do amplificador Miller (206).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende também acoplar a saída do amplificador de erro a um nó de porta de um transistor de passagem (204), e derivar a tensão LDO regulada em um nó de saída do transistor de passagem (204).

14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende também acoplar um primeiro capacitor à saída do amplificador de erro, de modo que o primeiro capacitor crie um circuito de realimentação positiva para diminuir um fator de qualidade, em que o fator de qualidade é diretamente proporcional a um ganho de tensão do regulador de tensão LDO sem capacitor.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende também configurar um segundo capacitor dentro do amplificador Miller, de modo que um percurso de subida seja equilibrado com um percurso de descida para a tensão LDO regulada.