CN103592990B - 一种线性稳压电源及其电压调整方法 - Google Patents

Abstract

一种线性稳压电源，应用于集成电路芯片，包括：检测电路、数字模拟转换器，以及具有差分运算放大器的稳压电路，其中，检测电路，用于检测集成电路芯片的工作状况信息，依据工作状况信息编译成数字校调信息；数字模拟转换器用于将数字校调信息转换为动态调整电压；稳压电路用于依据动态调整电压，调整差分运算放大器的性能参数，以保证电源输出电压稳定在额定输出电压范围。通过在稳压电路上增加检测电路以及数字模拟转换器两个部分，调整线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，控制线性稳压电源的输出电压更加稳定。

Description

一种线性稳压电源及其电压调整方法

技术领域

本发明涉及电子信息领域，更具体地说，涉及一种线性稳压电源及其电压调整方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，集成电路芯片的应用也越来越广泛。芯片性能优良的前提是拥有良好的供电方案，目前的电源管理技术大体上分为片外供电和片内电压域转换供电两种。由于片外供电方式易受到外界干扰，片内电压域转换供电逐渐成为高性能电源芯片设计的标准解决方案。

随着超大规模集成电路的发展，片内供电时，集成电路芯片的供电模块的重要性日益突出，电源的管理和控制已经是现代电子系统设计的关键技术之一。根据电源电路的工作原理，将采用片内供电的芯片供电模块划分成三大类：电荷泵电源、开关电源和低压稳压电源。其中低压稳压电源具有结构简单、成本低、稳定度高、可靠性好等优点，适合应用在对稳定性要求较高的场合。

图1为一个典型的低压稳压电源的示意图。其中EA是一个差分放大器，用于比较参考电压和输出电压的差异，P1是一个p型mos管，低压稳压电源的工作原理是通过对参考电压和输出电压的比较，调整p型mos管的漏极的电压，实现对输出电压的调节，使输出电压保持稳定。

在集成电路的生产过程中，由于存在工艺偏差等影响，即使同样的电路设计也会在性能等方面有些许差异。例如，靠近晶圆内部的芯片与靠近晶圆边缘的芯片，两者的性能指标是有差异的。同时，在芯片的使用过程中，由于发热等原因导致芯片性能发生改变。对于供电电源模块来说，这种偏差会影响供电电压的精确性。如果偏差过大，还会进一步影响到被供电电路的功能，产生不可预料的后果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种线性稳压电源及其电压调整方法，通过在低压稳压电源的基础上，增加检测电路和数字模拟转换器两个部分，使电源的输出电压更加稳定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种线性稳压电源，应用于集成电路芯片，包括：检测电路、数字模拟转换器，以及具有差分运算放大器的稳压电路，其中，

所述检测电路，用于检测集成电路芯片的工作状况信息，依据所述工作状况信息编译成数字校调信息；

所述数字模拟转换器用于将所述数字校调信息转换为动态调整电压；

所述稳压电路用于依据所述动态调整电压，调整所述差分运算放大器的性能参数，以保证所述电源输出电压稳定在额定输出电压范围。

优选的，所述集成电路芯片的工作状况包括所述集成电路芯片的工艺角和所述集成电路芯片所在环境的温度信息。

优选的，所述检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于所述集成电路芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管，其中：

所述第一电流源和所述第二电流源用于为所述第一PMOS管和第一NMOS管提供电能；

所述第一PMOS管用于输出实时反应所述集成电路芯片的工作状况信息的第一电压；

所述第一NMOS管用于输出实时反应所述集成电路芯片的工作状况信息的第二电流；

所述电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；

所述电流比较器用于比较所述第一电流和所述第二电流，以得到反应所述集成电路芯片的工作状况信息的比较结果；

所述锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；

所述校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

优选的，所述第一电流源与所述第一PMOS管的源极相连，所述第一PMOS管的栅极和漏极连接接地端，所述第一PMOS管源极的电压作为第一电压；

所述电压-电流转换器的输入端与所述第一PMOS管的源极相连，用于将所述第一电压转换为第一电流；

所述第二电流源与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的源极连接接地端，所述第一NMOS管漏极和栅极相连，所述第一NMOS管漏极的电流作为第二电流；

所述电流比较器的第一输入端与所述电压-电流转换器的输出端相连，用于将所述第一电流进行比例镜像，得到n个第一镜像电流；所述电流比较器的第二输入端与所述第一NMOS管的栅极相连，用于将所述第二电流进行比例镜像，得到n个第二镜像电流；所述电流比较器对所述n个第一镜像电流与所述n个第二镜像电流对应进行比较得到n个比较结果，并输出至对应的输出端；

所述锁存器组的n个输入端与所述电流比较器的n个输出端对应相连，生成对应所述电流比较器n个比较结果的校调信息；

所述校调信息译码器的输入端与所述锁存器组的输出端相连，将所述校调信息编译为数字校调信息。

优选的，所述第一电流源和所述第二电流源的电流值相等。

优选的，第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比。

优选的，所述电压-电流转换器包括：第二PMOS管、第二NMOS管，其中：

所述第二NMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与所述第二PMOS管的栅极相连；

所述第二PMOS管的源极连接电源，栅极和漏极相连，且所述栅极是所述电压-电流转换器的输出端。

优选的，所述电流比较器包括：n个PMOS管、n个NMOS管，且n为大于2的整数，其中：

所述n个PMOS管的源极均连接电源，n个栅极相连作为所述电流比较器的第一输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第一镜像电流；

所述n个NMOS管的源极均连接接地端，n个栅极相连作为所述电流比较器的第二输入端，用于将输入的电压进行比例镜像得到n个第二镜像电流；

所述n个PMOS管的漏极分别与所述n个NMOS管的漏极相连作为所述电流比较器的n个输出端；所述电流比较器用于将所述n个第一镜像电流和所述n个第二镜像电流对应进行比较，并将得到的n个比较结果输出至所述电流比较器对应的输出端。

优选的，所述差分运算放大器的性能参数为所述差分运算放大器的偏置电流或输出阻抗。

优选的，所述稳压电路包括：差分运算放大器和第一PMOS管；

所述差分运算放大器的第一输入端连接参照电压源，第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端，第三输入端连接所述线性稳压电源的输出电压端，输出端连接所述第一PMOS管的栅极；

所述差分运算放大器的性能参数由所述第二输入端的输入的动态调整电压进行调整，所述差分运算放大器用于比较参照电压值和所述输出电压值，并将比较结果输入到第一PMOS管的栅极；

所述第一PMOS管源极连接输入电压源，漏极连接所述线性稳压电源的输出端，输出调整后的所述输出电压，使输出电压保持在额定电压范围。

优选的，所述差分运算放大器至少包括为差分运算放大器提供偏置电流的NMOS管；其中，所述的NMOS管的栅极作为所述差分运算放大器的第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端。

优选的，所述差分运算放大器至少包括第二PMOS管；其中，所述第二PMOS管的栅极作为所述差分运算放大器的第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端。

一种线性稳压电源调整电压的方法，其特征在于，包括步骤：

获取的集成电路芯片的工作状况信息；

依据所述集成电路芯片的工作状况信息，生成相应的数字校调信息；

将所述数字校调信息转换为对应的动态调整电压；

依据所述动态调整电压调节所述线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的线性稳压电源及其电压调整方法，通过增加检测电路以及数字模拟转换器两个部分，利用检测电路检测集成电路芯片中的工作状况信息，并生成数字校调信息，输出到数字模拟转换器中转化为动态调整电压，调整线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，控制线性稳压电源的输出电压更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为典型的低压稳压电源电路的结构示意图；

图2为本发明实施例中线性稳压电源组成结构示意图；

图3为本发明实施例中检测电路的电路结构示意图；

图4为本发明实施例中数字模拟转换器工作过程示意图；

图5为本发明实施例三中稳压电路的电路结构示意图；

图6为本发明实施例四中稳压电路的电路结构示意图；

图7为本发明实施例五中电源电压调整方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

正如背景技术所述，集成电路芯片的供电模块供电电压容易产生偏差。发明人研究发现，造成这种缺陷的原因是由于芯片存在工艺偏差及芯片使用过程中发热，导致芯片的性能出现偏差。在集成电路芯片的供电模块，存在工艺偏差或温度变化时，会影响供电模块中用于调整电源电压的稳压电路中NMOS管与PMOS管器件性能，使得为稳压电路提供控制信号的差分运算放大器不稳定，影响供电模块的供电电压。例如，当芯片温度升高时，供电模块中用于调整电源电压的稳压电路中的偏置电流的电流值变大，使得供电模块的供电电压产生偏差。

基于此，本实施例提供了一种线性稳压电源，如图2所示，为本实施例中线性稳压电源组成结构示意图，以克服现有技术存在的上述问题，包括：检测电路300，数字模拟转换器400，稳压电路500，其中：

检测电路300用于检测集成电路芯片的工作状况信息，依据所述工作状况信息编译成数字校调信息。

具体的，集成电路芯片的工作状况包括所述集成电路芯片的工艺角和所述集成电路芯片所在环境的温度信息。检测电路300电路示意图如图3所示，根据工艺角以及温度信息生成校调信息，并将校调信息编译为数字校调信息。同时，数字校调信息表现为一组二进制码。

其中，工艺角和温度信息与校调信息之间为预设的对应关系。校调信息与工艺角、温度对应关系的建立，是通过设计合理的PMOS管P1-Pn和NMOS管N1-Nn的宽长比，使得在不同的工艺角和环境温度下的校调信息不同。

数字模拟转换器400用于将所述数字校调信息转换为模拟电压。数字模拟转换器400的输入部分为并行的二进制信号，数字模拟转换器利用基准电压，将该并行二进制信号转换成对应的动态调整电压。

具体的，如图4所示，b₀、b₁、b₂...b_N-1为并行的二进制信号，输入到数字模拟转换器中，数字模拟转换器将基准电压V_REF转换为一组二进制加权电流，该组二进制加权电流通过一个反相运算放大器生成与并行二进制信号对应的动态调整电压V_DAC。

稳压电路500与数字模拟转换器400相连，用于依据动态调整电压V_DAC，调整稳压电路500中差分运算放大器的性能参数，以保证电源输出电压稳定在额定输出电压范围。

具体的，数字模拟转换器400的输出端连入稳压电路500中，将输出的动态调整电压V_DAC输入稳压电路500中调节稳压电路的差分运算放大器的性能参数，例如，差分运算放大器的偏置电流、输出阻抗等，使稳压电路的差分运算放大器的性能保持稳定，避免由于温度或工艺原因使得差分运算放大器的精度下降导致的输出信号不准确，从而保证电源输出电压稳定在额定输出电压范围。

本发明所提供的线性稳压电源及其电压调整方法，通过增加检测电路以及数字模拟转换器两个部分，利用检测电路检测芯片中的工艺角以及周围温度信息，并生成数字校调信息，输出到数字模拟转换器中转化为动态调整电压，调整稳压电路中差分运算放大器的性能参数，以保证电源输出电压稳定在额定输出电压范围。

实施例二

本实施例提供的线性稳压电源与实施例一不同的是，将实施例一中的检测电路300的电路组成进行详细的阐述。针对现有技术中集成电路芯片的供电模块供电电压容易产生偏差，发明人研究发现，造成这种缺陷的原因具体为，集成电路芯片存在工艺偏差及芯片使用过程中发热影响了芯片中器件的性能。具体的，本实施例中集成电路芯片的工作状况包括集成电路芯片的工艺角和集成电路芯片所在环境的温度信息。

其中，检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于集成电路芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管。

具体的，第一电流源和所述第二电流源用于为所述检测电路提供电能；第一PMOS管用于输出实时反应所述集成电路芯片的工作状况信息的第一电压；第一NMOS管用于输出实时反应集成电路芯片的工作状况信息的第二电流；电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；电流比较器用于比较第一电流和第二电流，以得到反应所述集成电路芯片的工作状况信息的比较结果；锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

其中，当第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比时，第一电流源It1和第二电流源It2具有相同的电流值。当第一PMOS管和第一NMOS管的宽长比不同时，第一电流源It1和第二电流源It2的电流值比也不同，应根据对应的比例关系进行计算。具体的，假如第一PMOS管的宽长比为Hp，第一NMOS管的宽长比为Hn，第一电流源It1和第二电流源It2的电流值比为m，则m=Hp/Hn。

在最优实施例中，为保证第一PMOS管和第一NMOS管能够更精确的反应出集成电路芯片的工作状况信息，所述第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比，第一电流源It1和第二电流源It2具有相同的电流值。

通过上述检测过程，得到带有集成电路芯片工作状况信息的数字校调信息。

下面给出一个具体的电路，以详细说明所述检测电路的结构。

参见图3，示出了本申请的检测电路的一种电路结构示意图。

检测电路包括：第一电流源It1、第二电流源It2、第一PMOS管Pt、第一NMOS管Nt、电压-电流转换器301、电流比较器302、锁存器组303、校调信息译码器304，其中：

第一电流源It1和第二电流源It2具有相同的电流值；第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比。

第一电流源It1与第一PMOS管Pt的源极相连，第一PMOS管Pt的栅极和漏极连接接地端，在第一PMOS管的栅极得到第一电压Vgspt。

第二电流源It2与第一NMOS管Nt的漏极相连，第一NMOS管Nt的源极接地，第一NMOS管Nt漏极和栅极相连，第一NMOS管漏极的电流作为第二电流In0。

电压-电流转换器301的输入端与第一PMOS管Pt的源极相连，输出端连接电流比较器的第一输入端。

具体的，电压-电流转换器301包括：第二PMOS管P0、第二NMOS管N0，其中：

所述第二NMOS管N0的栅极是电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与第二PMOS管P0的漏极相连。

所述第二PMOS管P0的源极接电源，栅极连接漏极，且栅极是电压-电流转换器的输出端。该电压-电流转换器用于将第一电压Vgspt转换为第一电流Ip0。

电流比较器302的第一输入端与电压-电流转换器301的输出端相连，用于将所述第一电流Ip0进行比例镜像，得到n个第一镜像电流Ip1、Ip2…Ipn，其中n为大于2的正整数。

电流比较器302的第二输入端与第一NMOS管的栅极相连，将第二电流In0进行比例镜像，得到n个第二镜像电流In1、In2…Inn，其中n为大于2的正整数。

电流比较器302对n个第一镜像电流Ip1、Ip2…Ipn和n个第二镜像电流In1、In2…Inn经过对应的比较得到n个比较结果，并将比较结果输出至所述电流比较器的对应的输出端。

具体的，Ip1与In1比较，Ip2与In2比较，依次类推，Ipn与Inn进行比较，得到n个比较结果。

具体的，电流比较器包括：n个PMOS管（P1、P2…Pn）、n个NMOS管（N1、N2…Nn），n为大于2的整数，其中：

n个PMOS管的源极接电源，栅极作为所述电流比较器的第一输入端，其中，n个PMOS管分别与第二PMOS管P0构成电流镜像电路，即n个PMOS管中的电流（Ip1、Ip2…Ipn）分别与第二PMOS管P0中的电流Ip0成比例关系，也即Ip1=K1*Ip0，Ip2=K2*Ip0…Ipn=Kn*Ip0。其中比例系数K1由P1和P0的宽长比共同决定，同理K2由P2和P0的宽长比共同决定，Kn由Pn和P0的宽长比共同决定。

n个NMOS管的源极接地端，栅极作为所述电流比较器的第二输入端，其中，n个NMOS管分别与第一NMOS管Nt构成电流镜像电路，即n个NMOS管中的电流（In1、In2…Inn）分别与第一NMOS管Nt中的电流In0成比例关系，即In1=M1*In0，In2=M2*In0…Inn=Mn*In0。其中比例系数M1由N1和Nt的宽长比共同决定，同理M2由N2和Nt的宽长比共同决定，Mn由Nn和Nt的宽长比共同决定。n个PMOS管的漏极与n个NMOS管的漏极相连，作为电流比较器的输出端。

n个PMOS管中的电流分别与n个NMOS管中的电流对应比较，得到的比较结果从对应的输出端输出。

具体的，Ip1与In1比较，得到的比较结果C1从第一输出端（P1和N1的漏极）输出，Ip2与In2比较，得到的比较结果C2从第二输出端（P2和N2的漏极）输出，依次类推，Ipn与Inn比较，得到的比较结果Cn从第n个输出端（Pn和Nn的漏极）输出。

由于第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt具有相同的宽长比，且第一电流源It1和第二电流源It2具有相同电流值It，第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt在正常运行情况下具有相同的阀值电压值Vgs，当集成电路芯片上的工艺角或温度出现变化时，位于集成电路芯片上的第一PMOS管Pt和第一NMOS管Nt阀值电压值Vgs会随之发生变化，使得第一电压Vgspt和第二电流In0均变化，进而使得电流比较器302中得到的镜像电流及比较结果发生变化。

例如：假设检测电路中n的值为4。

A、工艺角为正常的集成电路芯片所在环境温度初始为常温（25摄氏度），此时，检测电路中Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3>In3、Ip4>In4,则C1、C2、C3、C4输出为低电平、低电平、高电平、高电平，数字校调信息即为0011。当所述集成电路芯片所在环境温度升高时（假设温度为125摄氏度），第一PMOS管Pt与第一NMOS管Nt性能均变化，且变化幅度不同，假设Pt与Nt性能变化后，检测电路中Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3<In3、Ip4<In4，则C1、C2、C3、C4输出全为“低电平”，该数字校调信息即为0000，也就是说，数字校调信息从0011变为0000。

B、环境温度为常温时（25摄氏度），取第一集成电路芯片与第二集成电路芯片，其中，第一集成电路芯片的工艺角为PMOSnormal、NMOSnormal，此时，第一集成电路芯片中第一检测电路内Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3>In3、Ip4>In4，则C1、C2、C3、C4输出为低电平、低电平、高电平、高电平，第一数字校调信息即为0011；第二集成电路芯片的工艺角为PMOSnormal、NMOSslow，由于工艺角NMOS工艺角为slow，Nt的阈值电压较高，此时，第二集成电路芯片中第二检测电路内Ip1<In1、Ip2<In2、Ip3<In3、Ip4<In4，则C1、C2、C3、C4输出全为低电平，数字校调信息即为0000。

锁存器组303的输入端与电流比较器302的输出端相连，用于根据电流比较器的电流比较结果生成n位宽的校调信息，校调信息译码器304的输入端与锁存器组303的输出端相连，用于将校调信息编译为数字校调信息。

具体的，将电流比较器产生的比较结果C1-Cn输入到锁存器组中锁存，即得到n位的校调信息，其中，n为大于2的整数，n越大，校调的精度越高，校调信息译码器将校调信息编译为数字校调信息b1-bn，其中，校调信息C1-Cn若低于0.1倍的电源电平则为逻辑数字“0”，若高于0.9倍的电源电平则为逻辑数字“1”。

由于检测电路可以检测集成电路芯片中的工作状况信息，并生成数字校调信息，输出到数字模拟转换器中转化为动态调整电压，调整线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，控制线性稳压电源的输出电压更加稳定。

实施例三

本实施例提供的线性稳压电源与上述两个实施例不同的是，本实施例将对实施例一中的稳压电路500的电路组成进行详细的阐述。在本实施例中，调节差分运算放大器的性能参数是差分运算放大器的偏置电流。

本实施例中稳压电路由差分运算放大器510和第一PMOS管520组成。本实施例中的差分运算放大器510为一个典型的五管结构的差分放大器，如图5所示，此差分运算放大器中包括提供差分运算放大器偏置电流的NMOS管511，两个NMOS管512和515，两个PMOS管513和514。

其中，NMOS管511的漏极连接两个NMOS管512和515的源极，为NMOS管512和515提供偏置电流；NMOS管512的栅极作为差分运算放大器的第三输入端连接由负载R1和负载R2分压后的输出电压端，NMOS管512的漏极连接PMOS管513的漏极，并作为差分运算放大器的输出端与第一PMOS管520的栅极相连；PMOS管513的栅极连接PMOS管514的栅极，源极连接外接电压源。

NMOS管515的栅极作为差分运算放大器的第一输入端连接参照电压源，NMOS管515的漏极连接PMOS管514的漏极；PMOS管514的漏极和栅极相连，且源极连接外接电压源。

差分运算放大器的第一输入端输入一个参照电压Vref，第二输入端是所述NMOS管511的栅极，所述NMOS管的栅极连接所述数字模拟转换器的输出端，输入动态调整电压V_DAC，本实施例中第三输入端连接经过比例负载分压后的线性稳压电源的输出电压Vout/C，其中，C为负载R1和负载R2的比例系数。输出端连接第一PMOS管520的栅极。

其中，差分运算放大器的第一输入端为同相输入端，第三输入端为反相输入端。数字模拟转换器输出的动态调整电压用于调整差分运算放大器的偏置电流，差分运算放大器用于比较参照电压值和电源输出电压值，并将比较结果输入到第一PMOS管520的栅极；第一PMOS管520源极连接外接电源电压V_DD，漏极连接输出端，输出调整后的的电源输出电压Vout。

具体的，从图5中可以看出，V_DAC为差分放大电路提供偏置电流。

具体的，V_DAC调整偏置电流使稳压电路的输出电压稳定的过程如下：

例如：初始时取温度为常温（25摄氏度）、工艺角为PMOSnomal、NMOSnomal的一块该线性稳压电源，假设此检测电路输出的数字校调信息为4位，输出的C1、C2、C3、C4为“低电平”“低电平”“高电平”“高电平”，即0011，数字模拟转换器转换此0011编码为电平0.75V，电源电压输出为Vout，其为稳定工作状态。

当此线性稳压电源温度升高至125摄氏度时，由于差分放大器中的NMOS管与PMOS管器件性能受到温度影响，NMOS管阈值变低，使流过差分放大器中的提供偏置电流的NMOS管511漏极输出的偏置电流值变大，造成电路偏置状态改变，使线性稳压电源的差分运算放大器的稳定性变差和精度降低。

而加入检测电路和数字模拟转换器后，输出的C1、C2、C3、C4为全“低电平”即0000，数字模拟转换器转换此0000编码为电平0.74V，小于初始时的提供偏置电流源的电压0.75V，使差分放大器中的偏置电流源输出的电流保持基本不变。

由于经过动态调整电压调整的差分放大器中偏置电流输出稳定，使差分放大器稳定性和精确度不变，从而保证了经过此差分运算放大器输出的比较结果的准确性，使其不会由于温度或工艺的影响而降低，进而使得稳压电路输出的电源输出电压Vout输出稳定，使电源输出电压保持在额定电压范围。

实施例四

本实施例为相对于实施例三的另一实施例，本实施例对实施例三中的稳压电路500的另一种电路组成进行详细的阐述。在本实施例中，调节的差分运算放大器的性能参数是差分运算放大器的输出阻抗。

如图6所示，此差分运算放大器中包括提供差分运算放大器输出阻抗的第二PMOS管513；本实施例中的第二输入端是差分运算放大器的第二PMOS管513的栅极连接数字模拟转换器的输出端，输入动态调整电压V_DAC；且PMOS管514的栅极与漏极不相连。

本实施例中，数字模拟转换器输出的动态调整电压用于调整差分运算放大器的输出阻抗，使差分运算放大器的输出阻抗保持稳定。

具体的，从图6中可以看出，第二PMOS管513为差分放大电路提供输出阻抗。

具体的，V_DAC调整差分放大电路输出阻抗使稳压电路的输出电压稳定的过程如下：

例如：初始时取温度为常温（25摄氏度）、工艺角为PMOSnomal、NMOSnomal的一块该线性稳压电源，假设此检测电路输出的数字校调信息为4位，输出的C1、C2、C3、C4为“低电平”“低电平”“高电平”“高电平”，即0011，数字模拟转换器转换此0011编码为电平0.75V，电源电压输出为Vout，其为稳定工作状态。

其中，差分放大器的输出阻抗表达式为Ro≈V_DD/[K*(V_DAC-V_DD-Vthp2)²]，其中V_DD是电源电压值，K是与第二PMOS管513的宽长比、迁移率相关的常数，Vthp2为第二PMOS管513的阈值电压。

当此线性稳压电源温度升高至125摄氏度时，由于差分放大器中的NMOS管与PMOS管器件性能受到温度影响，第二PMOS管阈值电压Vthp2变低，造成差分放大器中的输出阻抗变大，使线性稳压电源的差分运算放大器的稳定性变差和精度降低。

而加入检测电路和数字模拟转换器后，输出的C1、C2、C3、C4为全“低电平”即0000，数字模拟转换器将0000编码转换为电平0.74V，小于初始时的提供的电压0.75V，由输出阻抗表达式可以看出，V_DAC的减小，抵消了由于第二PMOS管阈值电压Vthp2变低造成的输出阻抗变大，使差分放大器中的输出阻抗保持基本不变。

由于经过动态调整电压调整的差分放大器中输出阻抗保持稳定，使差分放大器稳定性和精确度不变，从而保证了经过此差分运算放大器输出的比较结果的准确性，使其不会由于温度或工艺的影响而降低，进而使得稳压电路输出的电源输出电压Vout输出稳定，使电源输出电压保持在额定电压范围。

实施例五

本实施例为为对应于上述线性稳压电源的电源电压调整方法，图7为本实施例使用的方法的流程图，具体如下：

步骤701：获取的集成电路芯片的工作状况信息。

其中，工作状况信息包括：集中电路芯片的工艺角和集中电路芯片所在环境的温度信息。

步骤702：依据集成电路芯片的工作状况信息，生成相应的数字校调信息。

具体的，本步骤中将校调信息编译为与集成电路芯片的工作状况信息对用的数字校调信息，并将数字校调信息译码生成对应校调信息的译码信息。

步骤703：将数字校调信息转换为对应的动态调整电压。

具体的，本步骤中将数字校调信息通过数字模拟转换器转换为对应的动态调整电压。

步骤704：依据所述动态调整电压调节所述线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种线性稳压电源，应用于集成电路芯片，其特征在于，包括：检测电路、数字模拟转换器，以及具有差分运算放大器的稳压电路，其中，

所述检测电路，用于检测集成电路芯片的工作状况信息，依据所述工作状况信息编译成数字校调信息；

所述数字模拟转换器用于将所述数字校调信息转换为动态调整电压；

所述稳压电路用于依据所述动态调整电压，调整所述差分运算放大器的性能参数，以保证所述电源输出电压稳定在额定输出电压范围；

所述检测电路包括：第一电流源、第二电流源、电压-电流转换器、电流比较器、锁存器组、校调信息译码器、以及位于所述集成电路芯片上的第一PMOS管和第一NMOS管，其中：

所述第一电流源和所述第二电流源用于为所述第一PMOS管和第一NMOS管提供电能；

所述第一PMOS管用于输出实时反应所述集成电路芯片的工作状况信息的第一电压；

所述第一NMOS管用于输出实时反应所述集成电路芯片的工作状况信息的第二电流；

所述电压-电流转换器转换所述第一电压为用于同第二电流进行比较的第一电流；

所述电流比较器用于比较所述第一电流和所述第二电流，以得到反应所述集成电路芯片的工作状况信息的比较结果；

所述锁存器组用于根据所述电流比较器的比较结果生成校调信息；

所述校调信息译码器用于将所述校调信息编译为数字校调信息。

2.根据权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于，所述集成电路芯片的工作状况包括所述集成电路芯片的工艺角和所述集成电路芯片所在环境的温度信息。

3.根据权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于：

所述第一电流源与所述第一PMOS管的源极相连，所述第一PMOS管的栅极和漏极连接接地端，所述第一PMOS管源极的电压作为第一电压；

所述电压-电流转换器的输入端与所述第一PMOS管的源极相连，用于将所述第一电压转换为第一电流；

所述第二电流源与所述第一NMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的源极连接接地端，所述第一NMOS管漏极和栅极相连，所述第一NMOS管漏极的电流作为第二电流；

所述电流比较器的第一输入端与所述电压-电流转换器的输出端相连，用于将所述第一电流进行比例镜像，得到n个第一镜像电流；所述电流比较器的第二输入端与所述第一NMOS管的栅极相连，用于将所述第二电流进行比例镜像，得到n个第二镜像电流；所述电流比较器对所述n个第一镜像电流与所述n个第二镜像电流对应进行比较得到n个比较结果，并输出至对应的输出端；

所述锁存器组的n个输入端与所述电流比较器的n个输出端对应相连，生成对应所述电流比较器n个比较结果的校调信息；

所述校调信息译码器的输入端与所述锁存器组的输出端相连，将所述校调信息编译为数字校调信息。

4.根据权利要求3所述的线性稳压电源，其特征在于，所述第一电流源和所述第二电流源的电流值相等。

5.根据权利要求4所述的线性稳压电源，其特征在于，第一PMOS管和第一NMOS管具有相同的宽长比。

6.根据权利要求3中所述的线性稳压电源，其特征在于：

所述电压-电流转换器包括：第二PMOS管、第二NMOS管，其中：

所述第二NMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输入端，源极连接接地端，漏极与所述第二PMOS管的栅极相连；

所述第二PMOS管的源极连接电源，栅极和漏极相连，且所述第二PMOS管的栅极是所述电压-电流转换器的输出端。

7.根据权利要求3所述的线性稳压电源，其特征在于，所述电流比较器包括：n个PMOS管、n个NMOS管，且n为大于2的整数，其中：

所述n个PMOS管的源极均连接电源，n个栅极相连作为所述电流比较器的第一输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第一镜像电流；

所述n个NMOS管的源极均连接接地端，n个栅极相连作为所述电流比较器的第二输入端，用于将输入的电流进行比例镜像得到n个第二镜像电流；

所述n个PMOS管的漏极分别与所述n个NMOS管的漏极相连作为所述电流比较器的n个输出端；所述电流比较器用于将所述n个第一镜像电流和所述n个第二镜像电流对应进行比较，并将得到的n个比较结果输出至所述电流比较器对应的输出端。

8.根据权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于，所述差分运算放大器的性能参数为所述差分运算放大器的偏置电流或输出阻抗。

9.根据权利要求1所述的线性稳压电源，其特征在于，所述稳压电路包括：差分运算放大器和第一PMOS管；

所述差分运算放大器的第一输入端连接参照电压源，第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端，第三输入端连接所述线性稳压电源的输出电压端，输出端连接所述第一PMOS管的栅极；

所述差分运算放大器的性能参数由所述第二输入端的输入的动态调整电压进行调整，所述差分运算放大器用于比较参照电压值和所述输出电压，并将比较结果输入到第一PMOS管的栅极；

所述第一PMOS管源极连接输入电压源，漏极连接所述线性稳压电源的输出端，输出调整后的所述输出电压，使输出电压保持在额定电压范围。

10.根据权利要求9所述的线性稳压电源，其特征在于，所述差分运算放大器至少包括为差分运算放大器提供偏置电流的NMOS管；其中，所述的NMOS管的栅极作为所述差分运算放大器的第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端。

11.根据权利要求9所述的线性稳压电源，其特征在于，所述差分运算放大器至少包括第二PMOS管；其中，所述第二PMOS管的栅极作为所述差分运算放大器的第二输入端连接所述数字模拟转换器的输出端。

12.一种使用权利要求1-11任一项中的线性稳压电源调整电压的方法，其特征在于，包括步骤：

获取的集成电路芯片的工作状况信息；

依据所述集成电路芯片的工作状况信息，生成相应的数字校调信息；

将所述数字校调信息转换为对应的动态调整电压；

依据所述动态调整电压调节所述线性稳压电源的差分运算放大器的性能参数，以使所述电源输出电压稳定在额定电压范围。