CN102393779A

CN102393779A - 一种带补偿电路的ldo电路

Info

Publication number: CN102393779A
Application number: CN2011103164565A
Authority: CN
Inventors: 刘建伟; 赵文新; 罗家俊
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Ruili Flat Core Microelectronics Guangzhou Co Ltd
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2031-10-18
Also published as: CN102393779B

Abstract

本发明公开了一种带补偿电路的LDO电路，属于C晶体管MOS电路技术领域。该带补偿电路的LDO电路包括LDO电路和补偿电路，LDO电路包括调整管M0，反馈电阻R1和R2，输出端VOUT，调整管M0的漏端与反馈电阻R1的之间形成连接节点N5，同时，连接节点N5连接于输出端VOUT，反馈电阻R1被拆分成两个电阻R11和R12，其中，R1=R11+R12，电阻R11和R12之间形成连接节点N6，补偿电路的输入节点为N1，补偿电路的输出节点为N2，输入节点N1连接于连接节点N6，输出节点N2连接于连接节点N5。补偿电路的LDO电路的输出电压VOUT趋于恒定，并且，补偿技术简单。

Description

一种带补偿电路的LDO电路

技术领域

本发明涉及C晶体管MOS电路技术领域，特别涉及一种能够改善LDO负载瞬态响应的电路。

背景技术

现有技术中，有一种如附图1所示的LDO电路，包括参考电源VREF，误差放大器A1，调整管M0，模拟电源AVDD，相互串联的反馈电阻R1和R2，输出端VOUT，频率补偿电容C1，等效负载电容C2；参考电源VREF的“+”端连接于所述误差放大器A1的反相输入端，误差放大器A1的输出端连接于调整管M0的栅端，调整管M0的源端连接于模拟电源AVDD，调整管M0的漏端连接于反馈电阻R1，调整管M0的漏端与反馈电阻R1的之间形成连接节点N5，同时，连接节点N5连接于输出端VOUT，反馈电阻R2模拟接地AVSS，误差放大器A1的同向输入端连接于所述反馈电阻R1和R2之间，频率补偿电容C1连接于误差放大器A1的正电源与连接节点N5之间，等效负载电容C2的一端连接于输出端VOUT，等效负载电容C2的另一端模拟接地AVSS。

如附图1所示的LDO电路的工作原理如下：

当参考电源VREF正常工作时，产生基准电压VREF，为误差放大器A1的反向输入端提供基准电压VREF；

输出电压VOUT经过反馈电阻R1和R2分压，为误差放大器A1的同向输入端提供大小为

Figure 2011103164565100002DEST_PATH_IMAGE002

的反馈电压VFB；

误差放大器A1将基准电压VREF和反馈电压VFB进行比较后，将其差值ΔV放大后得到ΔV_max，ΔV_max用于驱动调整管M0的栅极，改变通过调整管M0的电流，从而，使得基准电压VREF与反馈电压VFB近似相等，进而，使得输出电压VOUT的电压值趋于恒定为

Figure 2011103164565100002DEST_PATH_IMAGE004

。

如附图1所示的LDO电路，当VOUT在短时间内发生变化时，负载电流在短时间内发生较大的变化，ΔV和ΔV_max也会在短时间内发生较大的变化，但是，由于误差放大器A1的带宽限制，在短时间内，通过调整管M0的电流不能及时响应负载电流在短时间内发生的较大变化，进而，基准电压VREF与反馈电压VFB不能实现近似相等，导致输出电压VOUT的电压值也会发生较大的变化，因此，附图1所示的LDO电路的负载瞬态响应差。

为了改善附图1所示的LDO电路的瞬态响应速度，必须提高误差放大器A1的带宽，同时，为了保证输出电压VOUT满足精度要求，误差放大器A1的增益必须较高。

但是，在功耗被限制的条件下，选用既高带宽又高增益的误差放大器A1并不现实。通常，优先满足输出电压精度这一要求。

因此，附图1所示的LDO电路的负载瞬态响应差。

现有技术中，还有一种如附图2所示的LDO电路，如附图2所示的电路除如附图1所示的LDO电路外，还包括补偿电路1，该补偿电路1的输入信号来自于误差放大器A1的负电源，该补偿电路1的输出端连接于连接节点N5，该补偿电路1的输出信号用于补偿输出电压VOUT的电压值的变化。

当VOUT在短时间内发生变化时，这种变化需要经过误差放大器A1的内部之后才能被补偿电路1感测到，之后，补偿电路1才能补偿输出电压VOUT的电压值的变化，使输出电压VOUT趋于恒定。

但是，从附图2可以看出，补偿电路1中的环路较多，因此，需要复杂的频率补偿技术。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种带有能够直接感测到LDO电路的输出电压VOUT的变化，能够直接补偿LDO电路输出电压VOUT的电压值变化，使该输出电压VOUT趋于恒定，并且，补偿技术简单的带补偿电路的LDO电路。

本发明提供的带补偿电路的LDO电路，包括LDO电路和补偿电路，所述LDO电路包括调整管M0，反馈电阻R1和R2，输出端VOUT，所述调整管M0的漏端与所述反馈电阻R1的之间形成连接节点N5，同时，所述连接节点N5连接于所述输出端VOUT，其特征在于，所述反馈电阻R1被拆分成两个电阻R11和R12，其中，R1=R11+R12，所述电阻R11和R12之间形成连接节点N6，所述补偿电路的输入节点为N1，所述补偿电路的输出节点为N2，所述输入节点N1连接于所述连接节点N6，所述输出节点N2连接于所述连接节点N5。

作为优选，所述补偿电路包括放大器A2，放大器A3，晶体管M7和晶体管M8，所述放大器A2的电路中包括以电流镜方式连接的晶体管M3和晶体管M4，所述放大器A3的电路中包括以电流镜方式连接的晶体管M5和晶体管M6，所述放大器A2和放大器A3之间形成输入节点N1，所述输入节点N1连接于所述连接节点N6，所述放大器A2的放大端口连接于所述晶体管M7的栅端，所述晶体管M7的源端连接于模拟电源AVDD，所述放大器A3的放大端口连接于所述晶体管M8的栅端，所述晶体管M8的漏端模拟接地AVSS，所述晶体管M7的漏端连接于所述晶体管M8的栅端，所述晶体管M7的漏端与所述晶体管M8的栅端之间形成输出节点N2，所述输出节点N2连接于所述连接节点N5。

作为优选，所述放大器A2包括晶体管M1、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M9和晶体管M11；

所述晶体管M1为所述放大器A2的输入管，所述晶体管M1的栅端连接于所述连接节点N6，

所述晶体管M9是二极管连接形式的晶体管，所述晶体管M9的源端连接于模拟电源AVDD，所述晶体管M9的栅端和漏端与所述晶体管M1的源端相连，

所述晶体管M3和所述晶体管M4构成电流镜，

所述晶体管M11的栅端连接于恒定的直流偏置电压VBIAS1，使流过所述晶体管M11的电流与流过所述晶体管M4的电流相等，

所述晶体管M11的漏端和所述晶体管M4的漏端分别与所述晶体管M8的栅端相连，并且，所述晶体管M11和所述晶体管M4的漏端分别与所述晶体管M8的栅端的连接处形成连接节点N3。

作为优选，所述放大器A2为单输入单输出、放大倍数为正的放大器。

作为优选，所述放大器A3包括晶体管M2、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M10和晶体管M12；

所述晶体管M2为所述放大器A3的输入管，所述晶体管M2的栅端连接于所述连接节点N6，

所述晶体管M10是二极管连接形式的晶体管，所述晶体管M10的源端连接于模拟电源AVDD，所述晶体管M10的栅端和漏端与所述晶体管M2的源端相连，

所述晶体管M5和所述晶体管M6构成电流镜，

所述晶体管M12的栅端连接于恒定的直流偏置电压VBIAS2，使流过所述晶体管M12的电流与流过所述晶体管M6的电流相等，

所述晶体管M12的漏端和所述晶体管M6的漏端分别与所述晶体管M8的栅端相连，并且，所述晶体管M11和所述晶体管M4的漏端分别与所述晶体管M7的栅端的连接处形成连接节点N4。

作为优选，所述放大器A3为单输入单输出、放大倍数为正的放大器。

作为优选，所述补偿电路还包括电容C3和C4，所述电容C3连接于所述晶体管M6的漏端和所述晶体管M7的漏端之间，所述电容C4连接于所述晶体管M4的漏端和晶体管M8的漏端之间。

本发明提供的带补偿电路的LDO电路的有益效果在于：

本发明提供的带补偿电路的LDO电路与如附图1所示的LDO电路相比，由于增加了补偿电路，该补偿电路的带宽远大于如附图1所示的LDO电路的带宽，尤其是，晶体管M7和晶体管M8可以很快地响应负载电流在短时间内发生的较大变化，从而，使得输出电压VOUT的电压值趋于恒定；并且，本发明提供的带补偿电路的LDO电路并不要求放大器A2和放大器A3具有高增益，因此，本发明提供的带补偿电路的LDO电路能够在不提高增益的条件下，有效地改善LDO电路的负载瞬态响应。

本发明提供的带补偿电路的LDO电路与如附图2所示的带补偿电路1的LDO电路相比，本发明提供的带补偿电路的LDO电路的补偿电路不必设计较多的环路，因此，本发明提供的带补偿电路的LDO电路也不需要复杂的频率补偿技术。

附图说明

图1为现有技术中的LDO电路的示意图；

图2为现有技术中带补偿电路1的LDO电路的示意图；

图3为本发明实施例提供的带补偿电路的LDO电路的简化结构示意图；

图4为本发明实施例提供的带补偿电路的LDO电路的详细结构示意图；

图5为在图4的基础上增加了电容C3和C4的电路的详细结构示意图。

具体实施方式

为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。

参见附图3，本发明提供的带补偿电路的LDO电路包括LDO电路和补偿电路2，LDO电路包括调整管M0，反馈电阻R1和R2，输出端VOUT，调整管M0的漏端与反馈电阻R1的之间形成连接节点N5，同时，连接节点N5连接于输出端VOUT，反馈电阻R1被拆分成两个电阻R11和R12，其中，R1=R11+R12，电阻R11和R12之间形成连接节点N6，补偿电路2的输入节点为N1，补偿电路2的输出节点为N2，输入节点N1连接于连接节点N6，输出节点N2连接于连接节点N5。

其中，补偿电路2的其中一种具体实现方式如下：

参见附图3，补偿电路2包括放大器A2和放大器A3，晶体管M7和晶体管M8，参见附图4，放大器A2的电路3中具体包括以电流镜方式连接的晶体管M3和晶体管M4，标号为5，放大器A3的电路4中具体包括以电流镜方式连接的晶体管M5和晶体管M6，标号为6，参见附图3，两个放大器A2和A3之间形成输入节点N1，输入节点N1连接于连接节点N6，误差放大器A1的放大端口连接于晶体管M7的栅端，晶体管M7的源端连接于模拟电源AVDD，放大器A2的放大端口连接于晶体管M8的栅端，晶体管M8的漏端模拟接地AVSS，晶体管M7的漏端连接于晶体管M8的栅端，晶体管M7的漏端与晶体管M8的栅端之间形成输出节点N2，输出节点N2连接于连接节点N5。

其中，放大器A2的其中一种具体实现方式如下：

晶体管M1、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M9、晶体管M11构成一个单输入单输出、放大倍数为正的放大器A2，标号为3。其中，晶体管M1为放大器A2的输入管，晶体管M1的栅端连接于连接节点N6。晶体管M9是二极管连接形式的晶体管，晶体管M9的源端连接于模拟电源AVDD，晶体管M9的栅端和漏端与晶体管M1的源端相连。晶体管M3和晶体管M4构成电流镜，晶体管M11的栅端连接于恒定的直流偏置电压VBIAS1，使流过晶体管M11的电流与流过晶体管M4的电流相等。晶体管M11的漏端和晶体管M4的漏端分别与晶体管M8的栅端相连，并且，晶体管M11和晶体管M4的漏端分别与晶体管M8的栅端的连接处形成连接节点N3。

其中，放大器A3的其中一种具体实现方式如下：

晶体管M2、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M10、晶体管M12构成一个单输入单输出、放大倍数为正的放大器A3，标号为4。其中，晶体管M2为放大器A3的输入管，晶体管M2的栅端连接于连接节点N6。晶体管M10是二极管形式连接的晶体管，晶体管M10的源端连接于模拟电源AVDD，晶体管M10的栅端和漏端与晶体管M2的源端相连。晶体管M5和晶体管M6构成电流镜，晶体管M12的栅端连接于恒定的直流偏置电压VBIAS2，使流过晶体管M12的电流与流过晶体管M6的电流相等。晶体管M12的漏端和晶体管M6的漏端分别与晶体管M7的栅端相连，并且，晶体管M12和晶体管M6的漏端分别与晶体管M7的栅端的连接处形成连接节点N4。

本发明提供的带补偿电路的LDO电路的工作原理如下：

当LDO电路的输出电压VOUT趋于恒定时，节点N6处的电压趋于恒定，节点N3处和节点N4处的电压也趋于恒定，且满足VN3<VTH8， AVDD-VC<|VTH7|；其中，晶体管M7与晶体管M8处于截止区。

当LDO电路的负载电流在短时间内发生的较大增大时，VOUT迅速降低，VN6也迅速降低，VN3和VN4的电压也迅速降低。此时，晶体管M7导通，晶体管M8截止，较大的电流便由晶体管M7的漏端注入到节点N5，以补偿负载电流在短时间内发生的较大增大引起的节点N5处电压的迅速降低，从而阻止VOUT的降低。

相反地，当LDO电路的负载电流在短时间内发生的较大减小时，VOUT迅速增大，VN6也迅速增大，节点N3和节点N4处的电压也迅速升高。此时，晶体管M7截止，晶体管M8导通，晶体管M8吸收多余的电流。

本发明提供的带补偿电路2的LDO电路与如附图1所示的LDO电路相比，由于增加了补偿电路2，该补偿电路2的带宽远大于如附图1所示的LDO电路的带宽，尤其是，晶体管M7和晶体管M8可以很快地响应负载电流在短时间内发生的较大变化，从而，使得输出电压VOUT的电压值趋于恒定；并且，本发明提供的带补偿电路2的LDO电路并不要求放大器A2和放大器A3具有较大的增益，因此，本发明提供的带补偿电路的LDO电路能够在不提高增益的条件下，有效地改善LDO电路的负载瞬态响应。

参见附图5，补偿电路2还可以包括用于弥勒补偿的电容C3和C4，电容C3连接于晶体管M6的漏端和晶体管M7的漏端之间，电容C4连接于晶体管M4的漏端和晶体管M8的漏端之间，以进一步提高本发明提供的带补偿电路2的LDO电路的工作稳定性。

此外，本发明提供的带补偿电路2的LDO电路与如附图2所示的带有补偿电路1的LDO电路相比，本发明提供的带补偿电路2的LDO电路的补偿电路2不必设计较多的环路，因此，本发明提供的带补偿电路2的LDO电路也不需要复杂的频率补偿技术。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种带补偿电路的LDO电路，包括LDO电路和补偿电路，所述LDO电路包括调整管M0，反馈电阻R1和R2，输出端VOUT，所述调整管M0的漏端与所述反馈电阻R1的之间形成连接节点N5，同时，所述连接节点N5连接于所述输出端VOUT，其特征在于，所述反馈电阻R1被拆分成两个电阻R11和R12，其中，R1=R11+R12，所述电阻R11和R12之间形成连接节点N6，所述补偿电路的输入节点为N1，所述补偿电路的输出节点为N2，所述输入节点N1连接于所述连接节点N6，所述输出节点N2连接于所述连接节点N5。

2.根据权利要求1所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述补偿电路包括放大器A2，放大器A3，晶体管M7和晶体管M8，所述放大器A2的电路中包括以电流镜方式连接的晶体管M3和晶体管M4，所述放大器A3的电路中包括以电流镜方式连接的晶体管M5和晶体管M6，所述放大器A2和放大器A3之间形成输入节点N1，所述输入节点N1连接于所述连接节点N6，所述放大器A2的放大端口连接于所述晶体管M7的栅端，所述晶体管M7的源端连接于模拟电源AVDD，所述放大器A3的放大端口连接于所述晶体管M8的栅端，所述晶体管M8的漏端模拟接地AVSS，所述晶体管M7的漏端连接于所述晶体管M8的栅端，所述晶体管M7的漏端与所述晶体管M8的栅端之间形成输出节点N2，所述输出节点N2连接于所述连接节点N5。

3.根据权利要求2所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述放大器A2包括晶体管M1、晶体管M3、晶体管M4、晶体管M9和晶体管M11；

所述晶体管M3和所述晶体管M4构成电流镜，

4.根据权利要求2或3所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述放大器A2为单输入单输出、放大倍数为正的放大器。

5.根据权利要求1所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述放大器A3包括晶体管M2、晶体管M5、晶体管M6、晶体管M10和晶体管M12；

所述晶体管M5和所述晶体管M6构成电流镜，

6.根据权利要求2或5所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述放大器A3为单输入单输出、放大倍数为正的放大器。

7.根据权利要求2所述的带补偿电路的LDO电路，其特征在于，所述补偿电路还包括电容C3和C4，所述电容C3连接于所述晶体管M6的漏端和所述晶体管M7的漏端之间，所述电容C4连接于所述晶体管M4的漏端和晶体管M8的漏端之间。