具体实施方式
根据本发明的实施例,将从输入端子输入的输入电压转换成预定的恒定电压并将所述恒定电压从输出端子输出的恒压电路具有:
输出晶体管,其根据来自输入端子的输入控制信号来将电流输出到输出端子;
控制电路部分,其具有在诸如正比于从输出端子输出的输出电压的第一比例电压可以为预定的第一基准电压这样的方式中,执行输出晶体管的工作控制的第一误差放大电路;
电压改变检测电路部分,其检测从输出端子输出的输出电压的改变,并放大包括在第一误差方法电路中的差分放大电路的输出信号,将所述输出信号转换成二进制信号,并输出二进制信号;和
放电电路部分,其根据来自电压改变检测电路部分的输出电压,来放大用于将寄生在输出晶体管的控制电极上的电容放电的放电电流,其中:
电压改变检测电路部分放大差分放大电路的输出信号,以便其压摆率可以大于从第一误差放大电路输出到输出晶体管的控制信号的压摆率,响应于比从第一误差放大电路输出到第一晶体管的控制信号更快的、从输出端子输出的输出电压的改变,以导致放电电路部分来执行放电工作。
特别地,电压改变检测电路部分具有:
第二放大电路,其放大差分放大电路的输出信号,并输出放大的信号;和
第三放大电路,其放大第二放大电路的输出信号,将放大的信号转换成二进制信号,并将二进制信号输出到放电电路部分,其中:
第二放大电路具有大于第一误差放大电路的输出信号的压摆率的、输出信号的压摆率。
进一步地,第一误差放大电路具有:
差分放大部分,其放大在第一比例电压和第一基准电压之间的电压差,并输出放大的信号;和
第一放大电路,其放大差分放大电路的输出信号,并将放大的信号输出到输出晶体管的控制电极,其中:
第二放大电路具有比第一放大电路的电压增益更大的电压增益。
进一步地,第一放大电路可以具有:
第一晶体管,其作为电压放大器件,将差分放大电路的输出信号输入到其控制电极;和
第一电流源,其将第一偏置电流提供到第一晶体管,其中:
第二放大电路可以具有:
第二晶体管,其作为电压放大器件,将差分放大电路的输出信号输入到其控制电极;和
第二电流源,其将小于第一偏置电流的第二偏置电流提供到第二晶体管。
进一步地,第一放大电路可以具有:
第一晶体管,其作为电压放大器件,将差分放大电路的输出信号输入到其控制电极;和
第一电流源,其将第一偏置电流提供到第一晶体管,其中:
第二放大电路可以具有:
第二晶体管,其作为电压放大器件,将差分放大电路的输出信号输入到其控制电极,第二晶体管具有大于第一晶体管电流驱动能力的电流驱动能力;和
第二电流源,其将第二偏置电流提供到第二晶体管。
进一步地,第三放大电路包含:
第三晶体管,其作为电压放大器件,将第二放大电路的输出信号输入到其控制电极;和
第三电流源,其将第三偏置电流提供到第三晶体管,其中:
第三放大电路具有小于输出晶体管的寄生电容的、控制电极的寄生电容。
特别地,放电电路部分具有:
第四电流源,其将输出晶体管的控制电极的电容放电;和
第一开关器件,其根据电压改变检测电路部分的输出信号,来执行在输出晶体管的控制电极和第四电流源之间的连接的控制。
进一步地,放电电路部分可以具有:
第五电流源,其增加将被供应到差分放大电路的差分对的偏置电流;和
第二开关器件,其根据电压改变检测电路部分的输出信号,来执行在差分放大电路和第五电流源之间的连接的控制,其中:
第二开关器件可以执行与第一开关器件的连接工作相同的连接工作。
进一步地,第一误差放大电路可以具有放大在第一比例电压和第一基准电压之间的电压差,并输出放大的信号的差分放大电路,其中可以将从为差分放大电路的一个输出端的第一输出端输出的第一信号输出到输出晶体管的控制电极,并且可以将从为差分放大电路的另一个输出端的第二输出端输出的第二信号输出到电压改变检测电路部分的第二放大电路。
进一步地,第二放大电路具有大于差分放大电路的第一信号的压摆率的、输出信号的压摆率。
进一步地,差分放大电路具有:
第一输入晶体管,其将第一基准电压输入到其控制电极;
第二输入晶体管,其将第一比例电压输入到其控制电极;
第一负载电路,其作为第一输入晶体管的负载;
第二负载电路,其作为第二输入晶体管的负载;和
偏置电流源,其将偏置电流供应到第一输入晶体管和第二输入晶体管,其中:
从在第一输入晶体管和第一负载电路之间的连接点输出第一信号,并且从在第二输入晶体管和第二负载电路之间的连接点输出第二信号。
进一步地,第二放大电路具有大于由第一输入晶体管、第一负载电路和偏置电流源确定的电压增益的电压增益。
特别地,第二放大电路具有:
第二晶体管,其作为电压放大器件,将差分放大电路的输出信号输入到其控制电极;和
第二电流源,其将第二偏置电流供应到第二晶体管,其中:
第一负载电路和第二负载电路配置电流镜像电路,其中第二负载电路作为输入侧晶体管,而第一负载电路作为输出侧晶体管;以及
第二晶体管具有大于作为第一负载电路的晶体管的电流驱动能力的电流驱动能力。
进一步地,放电电路部分具有:
第四电流源,其增加被供应到差分放大电路的第一输入晶体管和第二输入晶体管的偏置电流;
第一开关器件,其根据电压改变检测电路部分的输出信号,来执行在差分放大电路和第四电流源之间的连接的控制。
在所述情况下,第四电流源供应小于偏置电流源的电流的电流。
另一方面,放电电路部分具有:
第二误差放大电路,其在诸如正比于从输出端子输出的输出电压的第二比例电压可以为预定的第二基准电压这样的方式中,执行输出晶体管的工作的控制,第二误差放大电路具有比第一误差放大电路的响应速度更高的响应速度;和
开关电路,其根据电压改变检测电路部分的输出信号,来执行在第二误差放大电路的输出端和输出晶体管的控制电极之间的连接的控制,其中:
电压改变检测电路部分响应于比从第一误差放大电路输出到输出晶体管的控制信号的改变更快的、从输出端子输出的输出电压的改变,来控制开关电路,以致将第二误差放大电路的输出端连接到输出晶体管的控制电极。
在所述情况下,第一误差放大电路具有比第二误差放大电路的电流消耗更小的电流消耗。
进一步地,放电电路部分具有:
输出电流检测电路,其检测从输出晶体管输出的电流的值,并当由此检测的电流值变得不小于预定值时,输出预定的信号;和
开关控制电路,其根据电压改变检测电路部分和输出电流检测电路的、各自的输出信号,来执行开关电路的工作的控制,其中:
当输入来自电压改变检测电路部分的、表明将第二误差放大电路的输出端连接到输出晶体管的控制电极的信号,和/或来自输出电流检测电路的、表明检测的电流变得不小于预定值的信号时,开关控制电路导致开关电路将第二误差放大电路的输出端连接到输出晶体管的控制电极。
进一步地,放电电路部分具有:
第二输出电压检测电路,其产生并输出第二比例电压;和
第二基准电压产生电路,其产生并输出第二基准电压,其中:
由于当将切断在第二误差放大电路的输出端和输出晶体管的控制端子之间的连接的信号从开关控制电路输出到开关电路时,第二误差放大电路、第二输出电压检测电路和第二基准电压产生电路分别停止其工作,因此减少电流消耗。
进一步地,第二比例电压可以与第一比例电压相等。
进一步地,第二基准电压可以与第一基准电压相等。
进一步地,可以将输出晶体管、控制电路部分、电压改变检测电路部分和放电电路部分集成在单个的集成电路中。
在本发明的实施例中,可能的是瞬时地检测在输出电压中的、微小的减少,并且因而可能的是改善对于控制输出晶体管的响应。相应地,可能的是显著地减少在输出电压中的、归因于在输出电流中急剧的改变而出现的减少。进一步地,因而只当输出电压归因于在输出电流中急剧的改变而改变时,改善对于控制输出晶体管的响应。结果,不必要的是恒定地增加如在现有的技术领域中为了改善响应的目的这样的电流消耗。因而,正如使用在便携式器件等中的恒压电路,可能的是以减少的电流消耗来获得高速的响应。
其次,将基于在图中所示的实施例,来更加详细地描述本发明。
【第一实施例】
图1展示在本发明的第一实施例中的恒压电路的配置的实例。
在图1中,恒压电路1从输入到输入端子IN的输入电压Vcc产生预定的恒定电压,并且将输出电压Vout从输出端子OUT输出到负载10。在输出端子OUT和地电压之间,连接电容器C1。需注意的是,可以将恒压电路1集成到IC(集成电路)内。
恒压电路1包括基准电压产生电路2,其产生并输出预定的基准电压Vr1;偏置电压产生电路3,其产生并输出预定的偏置电压Vbi1;电阻器R1、R2,其通过分压输出电压Vout以产生并输出分压的电压Vfb1,来检测输出电压;输出晶体管M1,即是PMOS晶体管,其根据输入到其栅极的信号,来执行将被输出到输出端子OUT的电流io的控制;和误差放大电路4,其以如分压的电压Vfb1可以为基准电压Vr1这样的方式,执行输出晶体管M1的工作的控制。进一步地,恒压电路1包括电压改变检测电路5,其检测在输出电压Vout中的改变;和输出电压返回电路6,其通过增加放电电流来将输出晶体管M1的栅极电容放电,以将输出电压Vout返回到预定的电压。
进一步地,误差放大电路4包括差分放大电路11,其放大在基准电压Vr1和分压的电压Vfb1之间的电压差,并输出放大的信号;和第一放大电路12,其放大差分放大电路11的输出信号,并输出放大的信号,将其源极接地。电压改变检测电路5包括第二放大电路15,其放大差分放大电路的输出信号,并输出放大的信号,将其源极接地;和第三放大电路16,其放大第二放大电路15的输出信号,并将放大的信号输出到输出电压返回电路6,将其源极接地。需注意的是,基准电压产生电路2、电阻器R1、R2和误差放大电路4作为上述的控制电路部分;误差放大电路4作为上述的第一误差放大电路;电压改变检测电路5作为上述的电压改变检测电路部分;以及输出电压返回电路6作为上述的放电电路部分。进一步地,分压的电压Vfb1作为上述的第一比例电压;以及基准电压Vr1作为上述的第一基准电压。
差分放大电路11包括NMOS晶体管M2至M4和PMOS晶体管M5与M6。NMOS晶体管M2和M3作为差分对,而作为差分对的负载的PMOS晶体管M5和M6配置电流镜像电路。第一放大电路12包括串联连接在输入电压Vcc和地电压之间的PMOS晶体管M7和NMOS晶体管M8。相似地,第二放大电路15包括串联连接在输入电压Vcc和地电压之间的PMOS晶体管M9和NMOS晶体管M10;以及第三放大电路16包括串联连接在输入电压Vcc和地电压之间的PMOS晶体管M11和NMOS晶体管M12。进一步地,输出电压返回电路6包括NMOS晶体管M13和M14。
在差分放大电路11中,将作为差分对的NMOS晶体管M2和M3的、各自的源极连接在一起,并且将NMOS晶体管M4连接在连接点和地电压之间。将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M4的栅极,并且NMOS晶体管M4作为恒流源。将PMOS晶体管M5和M6的、各自的栅极连接在一起,并且将连接点连接到PMOS晶体管M5的漏极。将PMOS晶体管M5的漏极连接到NMOS晶体管M2的漏极,并且将PMOS晶体管M6的漏极连接到NMOS晶体管M3的漏极。将输入电压Vcc输入到PMOS晶体管M5和M6的、各自的源极中的每一个。NMOS晶体管M2的栅极作为差分放大电路11的反相输入端,并且将基准电压Vr1输入到那里。NMOS晶体管M3的栅极作为差分放大电路11的同相输入端,并且将分压的电压Vfb1输入到那里。进一步地,在PMOS晶体管M6和NMOS晶体管M3之间的连接点作为差分放大电路11的输出端,并且将所述连接点连接到PMOS晶体管M7和M9的、各自的栅极中的每一个。
其次,在第一放大电路12中,将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M8的栅极,并且NMOS晶体管M8作为恒流源。将在PMOS晶体管M7和NMOS晶体管M8之间的连接点连接到输出晶体管M1的栅极。
相似地,在第二放大电路15中,将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M10的栅极,并且NMOS晶体管M10作为恒流源。将在PMOS晶体管M9和NMOS晶体管M10之间的连接点连接到PMOS晶体管M11的栅极。
在第三放大电路16中,将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M12的栅极,并且NMOS晶体管M12作为恒流源。将在PMOS晶体管M11和NMOS晶体管M12之间的连接点连接到NMOS晶体管M13的栅极。
在输出电压返回电路6中,在输出晶体管M1的栅极和地电压之间,将NMOS晶体管M13和M14串联连接,将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M14的栅极,并且NMOS晶体管M14作为恒流源。
需注意的是,PMOS晶体管M7作为上述的第一晶体管;NMOS晶体管M8作为上述的第一电流源;PMOS晶体管M9作为上述的第二晶体管;NMOS晶体管M10作为上述的第二电流源;PMOS晶体管M11作为上述的第三晶体管;以及NMOS晶体管M12作为上述的第三电流源。进一步地,NMOS晶体管M13作为上述的第一开关器件;以及NMOS晶体管M14作为上述的第四电流源。
在配置中,作为第三放大电路16的输入晶体管的PMOS晶体管M11具有远小于输出晶体管M1的尺寸的尺寸,并具有远小于输出晶体管M1的栅极电容的栅极电容。由于第二放大电路15的输出负载相应于第三放大电路16,因此输入电容为非常小的,并且,作为第二放大电路15的输出端的、在PMOS晶体管M9的漏极和NMOS晶体管M10的漏极之间的连接点的电压可以根据在差分放大电路11的输出信号S11中的改变而迅速地改变。也就是,第二放大电路15的输出信号S15的压摆率(slew rate)远小于第一放大电路12的输出信号S12的压摆率。
结果,当输出电压Vout归因于输出电流io的、急剧的增加而降低时,在第一放大电路12的输出信号S12改变以增加输出晶体管M1的输出电流之前,第二放大电路15的输出信号S15改变,并且,依靠作为执行输出电压返回电路6的工作的控制的控制信号的、第三放大电路16的输出信号S16的部件,来导通NMOS晶体管M13,并且因而使NMOS晶体管M13进入导电状态。结果,将作为恒流源的NMOS晶体管M14连接到输出晶体管M1的栅极,并且将输出晶体管M1的栅极电容迅速地放电。结果,从输出晶体管M1输出的电流增加,并且输出晶体管M1的输出电压Vout返回到预定的电压。
需注意的是,将第二放大电路15的电压增益设置为大于第一放大电路12的电压增益,并且,当将具有相同的值的电压分别输入到那里时,第二放大电路15的输出电压变得大于第一放大电路12的输出电压。例如,使由作为恒流源的NMOS晶体管M10供应的第二偏置电流小于由同样作为恒流源的NMOS晶体管M8供应的第一偏置电流,或者,使PMOS晶体管M9具有大于PMOS晶体管M7的电流驱动能力的电流驱动能力,以便取得第二放大电路15的电压增益,并因而大于第一放大电路12的电压增益。
图2展示在差分放大电路11的输出信号S11与第一放大电路12、第二放大电路15和第三放大电路16的各自的输出信号S12、S15和S16之中的关系的实例。需注意的是,在图2中,实线代表第一放大电路12的输出信号S12,点划线代表第二放大电路15的输出信号S15,并且双破折点划线代表第三放大电路16的输出信号S16。
根据负载电流io,第一放大电路12的输出信号S12从电源电压Vcc大约改变到0V,并控制从输出晶体管M1输出的电流。也就是,在满负载条件下,差分放大电路11的输出信号S11从Va改变到Vb。在此时,第二放大电路15的输出信号S15不从电源电压Vcc改变,并且第三放大电路16的输出信号S16也不从0伏改变。相应地,输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13在任何时候都继续停留在截止状态。
其次,第二放大电路15的输出信号S15的电压应该降低,并且第三放大电路16的输出信号S16应该从0伏改变到电源电压Vcc,以便导通输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13。也就是,在图2中,当负载电流io为小的时,输出信号S11的电压应该为Va,并且,差分放大电路11的输出信号S11的电压应该通过增加35毫伏,来从Va增加到Vc。
假定差分放大电路11的电压增益为30分贝,分压的电压Vfb1应该改变35毫伏/30分贝=1.1毫伏,以便差分放大电路11的输出信号S11增加35毫伏。假定电阻器R1和R2的所述电阻值为r1和r2,并且(r1+r2)/r2=2,将Vfb1的改变转换到在输出电压Vout中的改变,得到1.1毫伏×(r1+r2)/r2=2.2毫伏。也就是,在所述情况下,检测输出电压Vout的、仅为2.2毫伏的减少,因而导通输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13,并且将输出晶体管M1的栅极电容迅速地放电。进一步地,第二放大电路15具有大于第一放大电路12的电压增益的电压增益,并且在第二放大电路15中被要求来降低输出电压的输入电压大于在第一放大电路12中的输入电压。在输入电压中的所述差别作为在第一放大电路12和第二放大电路15之间的偏置电压。当在Vc和Vb之间的差别为正的时,于在输出电压Vout中的、归因于负载电流io的急剧的增加的减少不出现时,不导通NMOS晶体管M13。
例如,假定在生产过程期间出现的、随机的偏置电压为±15毫伏,考虑到随机的偏置电压的容限,在其中设置所述偏置电压的情况下,将偏置电压设置为20毫伏。在所述情况下,当在生产过程期间随机的偏置电压事实上为+15毫伏时,在Vc和Va之间的差别变成最大值,即,50毫伏。将所述差别转换到在输出电压Vout中的改变,得到50毫伏/30分贝×(r1+r2)/r2=3.1毫伏。也就是,因而通过误差放大电路4的电压增益,来使在偏置电压中的变差衰减,并且因而,其影响为非常小的。
因而,在低负载电流的稳态中,第二放大电路15的输出电压作为电源电压的输入电压Vcc,第三放大电路16输出地电压的信号,并且截止输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13。当负载电流io急剧地增加并且输出电压Vout降低时,第二放大电路15的输出电压降低到地电压,第三放大电路16的输出电压变成输入电压Vcc,并且导通输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13以进入导电状态。
因而,只根据输出电压Vout中的、微小的改变,输出电压返回电路6工作以将输出晶体管M1的栅极电极的电容放电,并增加输出晶体管M1的电流。因而,可能的是瞬时地从在输出电压Vout中的减少返回。进一步地,由于通过误差放大电路4的电压增益来使在偏置电压中的、上述的变差衰减,因此其影响是非常小的。进一步地,当输出电压Vout的、急剧的减少没有出现时,输出电压返回电路6不工作,并且因而,在正常状态期间,其不影响差分放大电路11、第一放大电路12和输出晶体管M1的工作。相应地,可能的是提供其可以用减少的电流消耗来执行高速的响应的恒压电路。
【第二实施例】
一般而言,当设计差分放大电路时,例如,必要的是使在差分放大电路11中的NMOS晶体管M2和M3的漏极电流相等,以便减少输入偏置电压。由于由PMOS晶体管M5和M6来确定NMOS晶体管M2和M3的漏极电流,因此以相同的器件惯常于具有相同的尺寸的方式,构成PMOS晶体管M5和M6。然后,由于在PMOS晶体管M5和M6中连接各自的源极,并且还连接各自的栅极,因此当因而设计PMOS晶体管M5和M6的漏极电压为相等的时候,PMOS晶体管M5和M6的漏极电压相应地变得相等,并且因而,NMOS晶体管M2和M3的漏极电流相应地变得相等。
在那里,PMOS晶体管M5的漏-源极电压等于PMOS晶体管M5的栅-源极电压,并且还有,PMOS晶体管M6的漏-源极电压等于PMOS晶体管M7的栅-源极电压。相应地,应该提供诸如PMOS晶体管M5的栅-源极电压可以等于PMOS晶体管M7的栅-源极电压这样的配置。
为了所述目的,应该提供诸如当输出电压Vout急剧地降低时,应该增加不仅PMOS晶体管M7的而且PMOS晶体管M5的偏置电流这样的配置。本发明的第二实施例具有所述配置。
图3展示在本发明的第二实施例中的恒压电路的配置的实例。需注意的是,在图3中,将相同的参考数字指定到与在图1中的器件相同的器件,将省略重复的描述,并且将只描述不同于图1的要点。
在图3中的、不同于图1的要点为输出电压返回电路6已添加NMOS晶体管M15和M16,并且基于其上,将在图1中的输出电压返回电路6改变成输出电压返回电路6a,并且,还将在图1中的恒压电路1改变成恒压电路1a。
在图3中,恒压电路1a从输入到输入端子IN的输入电压Vcc产生预定的恒定电压,并将预定的恒定电压作为输出电压Vout从输出端子OUT输出到负载10。需注意的是,可以将恒压电路1a集成到单个的IC(集成电路)中。
恒压电路1a包括基准电压产生电路2、偏置电压产生电路3、电阻器R1、R2、误差放大电路4、电压改变检测电路5和将输出晶体管M1的栅极电容放电并将输出电压Vout返回到预定的电压的输出电压返回电路6a。
输出电压返回电路6a具有NMOS晶体管M13至M16。将NMOS晶体管M15和M16的串联电路与NMOS晶体管M4并联连接,将NMOS晶体管M15的栅极连接到NMOS晶体管M13的栅极,NMOS晶体管M16具有输入到其栅极的偏置电压Vbi1,以致作为恒流源。需注意的是,输出电压返回电路6a作为上述的放电电路部分,NMOS晶体管M15作为上述的第二开关器件,并且NMOS晶体管M16作为上述的第五电流源。
通过这样配置,当输出电压Vout的、急剧的减少出现时,可以增加不仅PMOS晶体管M7的而且PMOS晶体管M5的偏置电流,并且,当输出电压返回电路6a工作时,PMOS晶体管M5的栅-源极电压和PMOS晶体管M7的栅-源极电压达到在任何时候都为相等的。因而,可能的是减少在输出电压Vout中的、归因于在差分放大电路11中出现的输入偏置电压的改变。
【第三实施例】
在上述的第一实施例中,误差放大电路4包括差分放大电路11和第一放大电路12。然而,误差放大电路4可以只包括差分放大电路11。本发明的第三实施例具有所述配置。
图4展示在本发明的第三实施例中的恒压电路的配置的实例。需注意的是,在图4中,将相同的参考数字指定到与在图1中的器件相同的器件,将省略重复的描述,并且将只描述不同于图1的要点。
在图4中与图1不同的要点为去掉第一放大电路12,并且,在差分放大电路11中,将在PMOS晶体管M5和M6之间的连接点连接到PMOS晶体管M6的漏极,将输出晶体管M1的栅极与NMOS晶体管M2的漏极连接,将PMOS晶体管M9的栅极与NMOS晶体管M3的漏极连接,并且进一步地,将输出电压返回电路6并联连接到NMOS晶体管M4。基于其上,将图1的差分放大电路11改变成差分放大电路11b,将误差放大电路4改变成误差放大电路4b,并且将在图1中的恒压电路1改变成恒压电路1b。
在图4中,恒压电路1b从输入到输入端子IN的输入电压Vcc产生预定的恒定电压,并将作为输出电压Vout的、预定的恒定电压从输出端子OUT输出到负载10。需注意的是,可以将恒压电路1b集成到单个的IC(集成电路)中。
恒压电路1b包括基准电压产生电路2、偏置电压产生电路3、电阻器R1、R2、输出晶体管M1、在诸如分压的电压Vfb1为基准电压Vr1这样的方式中执行输出晶体管M1的工作的控制的误差放大电路4b、电压改变检测电路5和输出电压返回电路6。
进一步地,误差放大电路4b包括放大在基准电压Vr1和分压的电压Vfb1之间的电压差,并输出放大的信号的差分放大电路11b。电压改变检测电路5包括第二放大电路15,其放大差分放大电路11b的输出信号并输出放大的信号,将其源极接地;和第三放大电路16,其放大第二放大电路15的输出信号并将放大的信号输出到输出电压返回电路6将其源极接地。需注意的是误差放大电路4b作为上述的第一误差放大电路。
差分放大电路11b包括NMOS晶体管M2至M4和PMOS晶体管M5与M6。NMOS晶体管M2和M3作为差分对,并且作为差分对的负载的PMOS晶体管M5和M6配置电流镜像电路。在PMOS晶体管M5和NMOS晶体管M2之间的连接点作为差分放大电路11b的一个输出端,并作为上述的第一输出端,并且将所述连接点连接到输出晶体管M1的栅极。在PMOS晶体管M6和NMOS晶体管M3之间的连接点作为差分放大电路11b的另一个输出端,并作为上述的第二输出端,并且将所述连接点连接到PMOS晶体管M9的栅极。
在输出电压返回电路6中,将NMOS晶体管M13和M14的串联电路并联连接到NMOS晶体管M4,将偏置电压Vbi1输入到NMOS晶体管M14的栅极,并且NMOS晶体管M14作为恒流源。
需注意的是NMOS晶体管M2作为上述的第一输入晶体管,NMOS晶体管M3作为上述的第二输入晶体管,PMOS晶体管M5作为上述的第一负载电路,PMOS晶体管M6作为上述的第二负载电路,并且NMOS晶体管M4作为上述的偏置电流源。
在配置中,作为第三放大电路16的输入晶体管的PMOS晶体管M11具有远小于输出晶体管M1的尺寸的尺寸,并且还具有远小于输出晶体管M1的栅极输入电容的栅极输入电容。由于第二放大电路15的输出负载为第三放大电路16,因此输入电容因而为非常小的,并且因而,在于PMOS晶体管M9的漏极和NMOS晶体管M10的漏极之间的连接点处的电压可以根据在差分放大电路11b的输出信号中的改变来高速地改变,而所述连接点作为第二放大电路15的输出端。也就是,第二放大电路15的输出信号的压摆率为远大于从差分放大电路11b输出到输出晶体管M1的栅极的信号的压摆率。
结果,当输出电压Vout归因于在输出电流io中急剧的改变而降低时,第二放大电路15输出信号改变,并且作为控制信号的第三放大电路16的输出信号导通NMOS晶体管M13,并且,NMOS晶体管M13因而进入导电状态,而所述控制信号执行输出电压返回电路6的工作的控制。由此,将作为恒流源的NMOS晶体管M14连接到输出晶体管M1的栅极,因而将输出晶体管M1的栅极电容高速地放电,并且由此,输出电流io增加,而输出电压Vout返回到预定的电压。
在那里,例如,提供诸如使PMOS晶体管M9的电流驱动能力大于PMOS晶体管M5的电流驱动能力这样的配置,并且因而,做诸如使第二放大电路15的电压增益大于由NMOS晶体管M2、M4和PMOS晶体管M5确定的电压增益这样的设置。当输入相同的电压时,第二放大电路15的输出电压电平变得比来自在NMOS晶体管M2和PMOS晶体管M5之间的连接点的输出电压电平更大。由此,在低负载电流的稳态中,第二放大电流15的输出电压电平为电源电压Vcc,第三放大电路16输出地电压,并且因而,截止输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13。
当负载电流io急剧地降低,并且因而输出电压Vout降低时,第二放大电路15的输出电压电平降低到地电压,第三放大电路16输出电源电压Vcc,并且因而,导通输出电压返回电路6的NMOS晶体管M13。通过所述配置,当甚至输出电压微小地降低时,输出电压返回电路6运行以增加流过NMOS晶体管M2的电流,并增加输出晶体管M1的输出电流。结果,可能的是从输出电压Vout的减少瞬时地返回。进一步地,当输出电压的、急剧的减少未出现,或着输出电流为非常小的时候,输出电压返回电路6不工作,不影响在误差放大电路4b和输出晶体管M1中执行的工作的控制,并且因而,可能的是提供可以用减少的电流消耗来取得高速的响应的恒压电路。
一方面,虽然在图4中将输出电压返回电路6并联连接到NMOS晶体管4,但是如图5中所示,可以改为将输出电压返回电路6连接在输出晶体管M1的栅极和地电压之间。在图5中的输出电压返回电路6的工作与在图4中的输出电压返回电路6的工作相同,并且将省略重复的描述。
因而,在误差放大电路4b只包括差分放大电路11b的情况下,将输出电压返回电路6并联连接到作为差分放大电路11b的恒流源的NMOS晶体管M4,或者将输出电压返回电路6连接在输出晶体管M1的栅极和地电压之间。由此,可以得到与上面描述的第一实施例的效应相同的效应。
需注意的是可以提供诸如由作为恒流源的NMOS晶体管M14供应的电流小于由作为恒流源的NMOS晶体管M4供应的电流这样的配置。
【第四实施例】
可以使用具有更高的响应速度的误差放大电路,以代替在于上面描述的第一至第三实施例中的输出电压返回电路6中的NMOS晶体管M14。本发明的第四实施例具有所述配置。
图6展示在本发明的第四实施例中的恒压电路的配置的实例。在图6中,与图5中的器件相同的器件具有给定的、相同的参考数字,将省略重复的描述,并将只描述与图5中的要点不同的要点。
与图5不同的、在图6中的要点为,在图5的输出电压返回电路6中,改变由NMOS晶体管M13构成的开关电路6的配置,并且还有,使用具有比图5的误差放大电路4b的响应速度更高的响应速度的误差放大电路,以代替作为恒流源的NMOS晶体管M14。基于其上,将图5的输出电压返回电路6改变成输出电压返回电路6c,并且将图5的恒压电路1b改变成恒压电路1c。
在图6中,恒压电路1c从输入到输入端子IN的输入电压Vcc产生预定的恒定电压,并且将作为输出电压Vout的、预定的恒定电压从输出端子OUT输出到负载10。恒压电路1c包括基准电压产生电路2、偏置电压产生电路3、电阻器R1、R2、输出晶体管M1、误差放大电路4b、电压改变检测电路5和将输出晶体管M1的栅极电容放电并将输出电压Vout返回到预定的电压的输出电压返回电路6c。需注意的是,输出电压返回电路6c作为上述的放电电路部分,并且可以将恒压电路1c集成到单个的IC(集成电路)中。
输出电压返回电路6c包括产生预定的基准电压Vr2并输出所述基准电压Vr2的基准电压产生电路21、产生预定的偏置电压Vbi2并输出所述偏置电压Vbi2的偏置电压产生电路22、通过输出作为分压输出电压Vout的结果的分压的电压Vfb2来检测输出电压的电阻器R3、R4、作为开关器件的NMOS晶体管M17和以分压的电压Vfb2可以为基准电压Vr2的方式控制输出晶体管M1的工作的误差放大电路23。进一步地,输出电压返回电路6c包括开关电路35、“或”电路OR1、PMOS晶体管M18和电阻器R5。误差放大电路23具有比误差放大电路4b的响应速度更高的、对在输出电压Vout中的改变的响应速度,并包括放大在基准电压Vr2和分压的电压Vfrb2之间的电压差并输出放大的信号的差分放大电路31,和放大差分放大电路31的输出信号并输出放大的信号的放大电路32,将其源极接地。
误差放大电路23作为上述的第二误差放大电路;PMOS晶体管M8和电阻器R5作为上述的输出电流检测电路;以及“或”电路OR1作为上述的开关控制电路。电阻器R3、R4和NMOS晶体管M17作为上述的第二输出电压检测电路;基准电压产生电路21作为上述的第二基准电压产生电路;分压的电压Vfb2作为上述的第二比例电压,并且基准电压Vr2作为上述的第二基准电压。
在输入电压Vcc和地电压之间,将PMOS晶体管M18和电阻器R5串联连接,并且将PMOS晶体管M18的栅极连接到输出晶体管M1的栅极。将第三放大电路16的输出信号So1输入到“或”电路OR1的一个输入端,并且将“或”电路OR1的另一个输入端连接到在PMOS晶体管M18和电阻器R5之间的连接点,将信号So2输入到所述“或”电路OR1的另一个输入端。将“或”电路OR1的输出信号的开关信号So3输出到基准电压产生电路21、偏置电压产生电路22、差分放大电路31、放大电路32、开关电路35和NMOS晶体管M17的栅极中的每一个。进一步地,在输出端子OUT和地电压之间,将电阻器R3、R4和NMOS晶体管M17串联连接,并且从在电阻器R3和R4之间的连接点输出分压的电压Vfb2。将开关电路35连接在输出晶体管的栅极和放大电路32的输出端之间,并且开关电路35根据开关信号So3来执行开关工作。
差分放大电路31包括NMOS晶体管M20至M23和PMOS晶体管M24与M25,并且,NMOS晶体管M20和M21作为差分对,并且作为差分对的负载的PMOS晶体管M24和M25配置电流镜像电路。放大电路32包括串联连接在输入电压Vcc和地电压之间的PMOS晶体管M26和NMOS晶体管M27与M28。
在差分放大电路31中,连接作为差分对的NMOS晶体管M20和M21的、各自的源极,并且在连接点和地电压之间,串联连接NMOS晶体管M22和M23。将开关信号So3输入到NMOS晶体管M22的栅极,将偏置电压Vbi2输入到NMOS晶体管M23的栅极,并且NMOS晶体管M23作为恒流源。
连接PMOS晶体管M24和M25的、各自的栅极,并且将连接点连接到PMOS晶体管M24的漏极。将PMOS晶体管M24的漏极连接到NMOS晶体管M20的漏极,将PMOS晶体管M25的漏极连接到NMOS晶体管M21的漏极,并且将输入电压Vcc输入到PMOS晶体管M24和M25的、各自的源极中的每一个。NMOS晶体管20的栅极作为差分放大电路31的反相输入端,并且将基准电压Vr2输入到那里。NMOS晶体管M21的栅极作为差分放大电路31的同相输入端,并且将分压的电压Vfb2输入到那里。进一步地,在PMOS晶体管M25和NMOS晶体管M21之间的连接点作为差分放大电路31的输出端,并且,将所述连接点连接到作为放大电路32的输入端的PMOS晶体管M26的栅极。
其次,在放大电路32中,在输入电压Vcc和地电压之间,将PMOS晶体管M26和NMOS晶体管M27与M28串联连接。将偏置电压Vbi2输入到NMOS晶体管M28的栅极,并且NMOS晶体管M28作为恒流源。将开关信号So3输入到NMOS晶体管27的栅极,并且将在PMOS晶体管M26和NMOS晶体管M27之间的连接点经由开关电路35连接到输出晶体管M1的栅极。
在配置中,第二放大电路15和第三放大电路16与在第三实施例中的第二放大电路15和第三放大电路16相同地工作。当输出电压Vout急剧地降低时,将第三放大电路16的输出信号So1的信号电平反相,并且因而,在图6的情况下,输出信号So1从低电平上升到高电平。进一步地,与流过输出晶体管M1成比例的电流从PMOS晶体管M18流动,由电阻器R5将所述电流转换成电压,并且,将所述电压作为信号So2输入到“或”电路OR1。从那里,作为输出电流io增加到与预定值相等或大于预定值,并且/或者,作为输出电流io急剧地增加而输出电压Vout降低的结果,开关信号So3使其信号电平反相。
将开关信号So3输入到开关电路35,并且,当输出电流io增加,并且/或者输出电流io急剧地增加而输出电压Vout降低时,通过开关电路35的部件将放大电路32的输出端连接到输出晶体管M1的栅极,以便误差放大电路23可以控制输出晶体管M1。设计误差放大电路23来具有大于误差放大电路4b的电流消耗的电流消耗,并且误差放大电路23可以高速地控制输出晶体管M1。由此,当输出电压Vout的、急剧的减少出现时,误差放大电路23可以将输出晶体管M1的栅极电极的电容高速地放电,并且因而,可能的是瞬时地将输出电压Vout返回到预定的电压。
当低负载电流时,开关信号So3通过信号So1和So2而具有低电平,基准电压产生电路21和偏置电压产生电路22停止其工作,还将NMOS晶体管M17、M22和M27分别截止,误差放大电路23停止其工作,并且因而,输出电压返回电路6c进入低的电流消耗状态。在此时,只在其工作中通过误差放大电路4b来控制输出晶体管M1。其次,当负载电流增加时,开关信号So3通过信号So2而具有高电平,基准电压产生电路21和偏置电压产生电路22工作,还将NMOS晶体管M17、M22和M27分别导通,以进入其导电状态,误差放大电路23工作,并且因而,输出电压返回电路6c工作。因而,当低负载电流时恒压电路1c以减少的电流消耗来工作,然而,当高负载电流时,高速的响应为可用的。
进一步地,当作为在输出电流io中急剧的增加的结果,输出电压Vout降低时,信号So1导致开关信号So3具有高电平,输出电压返回电路6c控制输出晶体管M1的工作,控制输出电压Vout的减少,并且因而,可以将输出电压Vout高速地返回到预定的电压。
需注意的是,在图6中,可以提供如下所述配置,当输出电压返回电路6c通过开关信号So3来控制输出晶体管M1的工作时,不仅基准电压产生电路2、偏置电压产生电路3和误差放大电路4b分别停止其工作,而且切断在电阻器R1与R2的串联电路和地电压之间的连接。
进一步地,在输出电压返回电路6c中,可以提供如下所述配置,使用基准电压产生电路2,以代替基准电压产生电路21;使用偏置电压产生电路3,以代替偏置电压产生电路22;使用分压的电压Vfb1,以代替分压的电压Vfb2;并且因而,可以减少电路器件的、所需的数目。
进一步地,当由此可以将输出晶体管M1的栅极电容高速地放电时,不应该将在第一至第三实施例中的每一个中的NMOS晶体管M14特别地配置来作为恒流源。
进一步地,在第一至第四实施例中的每一个中,可以提供如下所述配置,由NMOS晶体管来替换PMOS晶体管,并且因而,由PMOS晶体管来替换NMOS晶体管。
进一步地,在第一至第四实施例中的每一个中,可以使用双极晶体管,以代替PMOS晶体管M1。
进一步地,本发明不限于上述的实施例,并且可以不背离如下根据权利提出要求的本发明的基本概念来做变化和修改。