CN110168894B - 一种调压电路 - Google Patents

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Abstract

一种调压电路，包括：第一开关单元(1)、第二开关单元(2)、第三开关单元(3)、第一比较控制单元(4)、第二比较控制单元(5)和负载(6)。第一开关单元和第二开关单元均接收来自电源(VDD)的电压输入，用于将第一输出电压(VVDD)提供给负载；第一比较控制单元与第一开关单元连接，用于基于第一输出电压、第一参考电压(Vref1)和第二参考电压(Vref2)，确定第一偏置电压，以利用第一偏置电压通过数字控制方式控制第一开关单元的等效电阻的大小；第二比较控制单元分别与第三开关单元和第二开关单元连接，用于基于第一输出电压、第二输出电压(VDR)和第三参考电压(Vref3)确定第二偏置电压，并利用第二偏置电压通过模拟控制方式控制第三开关单元和第二开关单元的等效电阻的大小。该调压电路能够保证在宽泛输出电流范围内实现较高的电源抑制比。

Description

一种调压电路
技术领域
本申请涉及集成电路技术领域，特别涉及一种调压电路。
背景技术
随着半导体工艺的发展，集成电路得到了广泛的应用。集成电路在工作时通常都带有不同的工作场景及不确定性，不同的工作场景和不确定性一般是由影响集成电路正常工作的各种因素的变化引起的，譬如，温度变化、集成电路内部元件老化等。而且不同的工作场景和该不确定性经常会给集成电路带来诸多弊端，比如，导致集成电路内的工作电压产生波动，从而影响了系统的稳定性。因此，为了保证集成电路能够在不确定性下正常工作，需要通过调压电路对集成电路内的工作电压进行调节。
在相关技术中，可以通过图1所示的调压电路对集成电路内的工作电压进行调压，以保证系统的稳定性。如图1所示，该调压电路包括第一开关单元10、第二开关单元20、比较控制单元30和负载40，该第一开关单元10和该第二开关单元20均具有变压功能。该第一开关单元10与负载40连接，用于将第一输出电压VVDD提供给负载40。该第二开关单元20为第一开关单元10的镜像，也即是，该第二开关单元20为第一开关单元10的等比例缩小结构，该第二开关单元20输出的第二输出电压VDR与未受负载的波动影响的第一输出电压VVDD大小相等。上述比较控制单元30分别与第一开关单元10和第二开关单元20连接，用于采集第一输出电压VVDD和第二输出电压VDR，并基于第一输出电压VVDD、第二输出电压VDR和参考电压Vref确定偏置电压V1，以利用该偏置电压V1控制第一开关单元10和第二开关单元20的导通状态，从而对第一输出电压VVDD进行调节。其中，由于控制该第一开关单元10的偏置电压V1是由两部分电压决定的，该两部分电压包括基于VDR与Vref输出的电压以及基于VVDD和Vref输出的电压，且该第二输出电压VDR不会受负载影响而产生波动，因此，基于该VDR和参考电压输出的电压可以消除由于第一输出电压VVDD波动导致偏置电压V1出现的误差，从而保证了系统的稳定性。
在实际实现中，在保证系统稳定的情况下，通常还需要根据实际需求考虑如何实现较为宽泛的输出电流范围，其中，较为宽泛的输出电流范围是指输出电流的跨度较大，例如，输出电流范围可以从几毫安到几安，并且，在实现宽泛输出电流范围内如何保证较高的电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio，PSRR)也成为研究的热点。
发明内容
为了解决现有技术中在保证系统稳定性的同时实现宽泛输出电流范围内较高PSRR的问题，本申请提供了一种调压电路。所述技术方案如下：
所述调压电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第一比较控制单元、第二比较控制单元和负载，且所述第一开关单元和所述第二开关单元均具有变压功能；
所述第一开关单元和所述第二开关单元均接收来自电源的电压输入，且所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻；
所述第一开关单元和所述第二开关单元还分别与所述负载连接，用于将第一输出电压提供给所述负载，所述第一输出电压为所述第一开关单元和所述第二开关单元输出的电压；
所述第一比较控制单元与所述第一开关单元连接，用于采集所述第一输出电压，并基于所述第一输出电压、第一参考电压和第二参考电压，确定第一偏置电压，以利用所述第一偏置电压通过数字控制方式控制所述第一开关单元的等效电阻的大小，所述第一参考电压大于所述第二参考电压；所述第二比较控制单元分别与所述第三开关单元和所述第二开关单元连接，用于采集所述第一输出电压和第二输出电压，以及基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和第三参考电压确定第二偏置电压，并利用所述第二偏置电压通过模拟控制方式控制所述第三开关单元和所述第二开关单元的等效电阻的大小，所述第三参考电压大于所述第二参考电压且小于所述第一参考电压，所述第三开关单元为所述第二开关单元和所述第一开关单元并联后的单元的镜像，用于输出所述第二输出电压，以消除由于所述负载产生波动给所述第二偏置电压所带来的误差。
在实际工作过程中，该调压电路可以通过该第一开关单元所在支路对第一输出电压进行调节，也可以通过该第二开关单元所在支路对该第一输出电压进行调节。根据上述第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压的大小关系可知，当第一输出电压出现较大扰动时，通过该第一开关单元所在支路对该第一输出电压进行调节，当第一输出电压出现较小扰动时，通过该第二开关单元所在支路对第一输出电压进行调节。
在本发明实施例中，由于该第一开关单元的等效电阻小于该第二开关单元的等效电阻，且该第一开关单元和该第二开关单元并联连接，因此，流经该第一开关单元所在分支的电流大于流经第二开关单元所在分支的电流。由于数字控制方式下的第一开关单元工作在线性区，如此，可以保证该第一开单元在单位面积下能够流过较大的电流，实现了宽泛输出电流能力。另外，相比于数字控制方式，由于采用模拟控制方式控制该第二开关单元可以提高第二开关单元输出的等效跨导，而跨导与PSRR成正比，因此，通过对第二开关单元所在支路的控制保证了较高的PSRR。并且，虽然第一开关单元是采用数字控制方式，但当出现较小扰动时，该第一比较控制单元不会控制第一开关单元中的开关管导通，因此，该支路不会对系统的PSRR产生影响，即该支路不会降低系统的PSRR。
其中，当所述第一开关单元包括的开关数量大于所述第二开关单元包括的开关数量时，所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻；或者，当所述第一开关单元和所述第二开关单元均为由金属氧化物半导体MOS管构成的开关单元，且所述第一开关单元包括的MOS管的宽长比均大于所述第二开关单元包括的MOS管的宽长比时，所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻。
也即是，在实际实现过程中，可以通过设置第一开关单元和第二开关单元中的开关数量以实现第一开关单元的等效电阻小于第二开关单元的等效电阻。或者，也可以通过设置第一开关单元和第二开关单元中MOS管的宽长比以实现第一开关单元的等效电阻小于第二开关单元的等效电阻，提高了实现的灵活性。
另外，所述第三开关单元包括第一镜像开关单元和第二镜像开关单元，所述第一镜像开关单元包括的开关数量为所述第一开关单元包括的开关数量的N分之一，所述第二镜像开关单元包括的开关数量为所述第二开关单元包括的开关数量的N分之一，所述N为大于1的正整数；所述调压电路还包括镜像电阻，所述镜像电阻的大小为所述负载包括的电阻的N分之一。
为了便于工艺实现，在具体实现时，可以将该第三开关单元中包括的镜像开关单元按照一定比例进行缩小，即将该第三开关单元包括的开关数量均设置为第一开关单元和第二开关单元的N分之一倍。如此，简化了工艺性。
进一步地，当所述第一开关单元和所述第二开关单元均为由金属氧化物半导体MOS管构成的开关单元时，所述第一镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为所述第一开关单元包括的MOS管的宽长比的N分之一，所述第二镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为所述第二开关单元包括的MOS管的宽长比的N分之一。
由于MOS管的宽长大小可以影响流经该MOS管的电流大小，因此，为了实现第三开关单元，在该种实现方式中，可以将镜像后的第三开关单元中包括的MOS管的宽长比均设置为镜像前MOS管的N分之一。如此，同样达到了简化工艺的效果。
进一步地，在具体实现中，所述调压电路还包括第四开关单元，且所述第四开关单元中包括多个开关，所述第四开关单元串联在所述第二开关单元与所述负载之间，所述第四开关单元用于增加所述第二开关单元所在分支的等效电阻，以减小流经所述第二开关单元的电流；相应地，所述第三开关单元为所述第二开关单元、所述第一开关单元和所述第四开关单元三者之间相互连接后的单元的镜像。
为了保证流经该第二开关单元所在分支的电流较小，可以增加该第二开关单元所在分支的等效电阻。为此，在该第二开关单元与该负载之间串联第四开关单元。具体地，该第四开关单元的输入端与该第二开关单元的输出端连接，该第四开关单元的输出端与该负载连接。如此，可以保证流过该第二开关单元所在分支的电流足够小。
其中，在一种可能的实现方式中，所述第四开关单元与所述第一比较控制单元连接，以通过所述第一比较控制单元确定的第一偏置电压控制所述第四开关单元的等效电阻的大小。
或者，在另一种可能的实现方式中，所述第四开关单元与所述第二比较控制单元连接，以通过所述第二比较控制单元确定的第二偏置电压控制所述第四开关单元的等效电阻的大小。
也即是，在实际实现中，可以根据实际需求采用不同的实现方式控制该第四开关单元，如此，可以提高实现的灵活性。
在具体实现中，当所述第一比较控制单元包括窗口比较器时，所述窗口比较器用于当所述第一输出电压大于所述第一参考电压时，基于所述第一参考电压和所述第一输出电压确定所述第一偏置电压；当所述第一输出电压小于所述第二参考电压时，基于所述第二参考电压和所述第一输出电压确定所述第一偏置电压。
即该第一比较控制单元可以采用窗口比较器来实现，如果该第一输出电压大于该第一参考电压，那么，调压电路通过基于该第一输出电压和该第一参考电压确定的该第一偏置电压来控制该第一开关单元的等效电阻的大小。在实际实现中，如果所确定的该第一偏置电压越大，即该第一输出电压与该第一参考电压这两者的差值越大，则说明需要控制该第一开关单元的等效电阻变得越大，在一种可能的实现方式中，即需要控制该第一开关单元中越多的开关不导通。
如果该第一输出电压小于该第二参考电压，那么，该调压电路通过基于该第一输出电压和该第二参考电压确定的该第一偏置电压来控制该第一开关单元的等效电阻的大小。在实际实现中，如果所确定的该第一偏置电压越小，即该第一输出电压与该第二参考电压这两者的差值越小，则说明需要控制该第一开关单元的等效电阻变得越小，在一种可能的实现方式中，即需要控制该第一开关单元中越多的开关导通。
在本发明实施例中，通过窗口比较器实现了第一比较控制单元对第一开关单元的控制，从而使得当第一输出电压出现较大扰动时，通过第一开关单元所在支路对第一输出电压进行调节。
另外，所述第二比较控制单元包括第一放大模块、第二放大模块和第三放大模块，所述第一放大模块分别与所述第二放大模块和所述第三放大模块连接，所述第二放大模块与所述第三放大模块连接后与所述第二开关单元连接；所述调压电路还包括反馈补偿单元，所述反馈补偿单元与所述第二开关单元、所述第二放大模块和所述第三放大模块分别连接，用于通过所述反馈补偿单元包括的反馈补偿电容对所述第二放大模块所在支路以及所述第三放大模块所在支路进行反馈补偿。
为了实现高带宽高PRSS低噪声的性能，在具体实现中，本发明实施例采用图5所示的电路来实现第二比较控制单元对第二开关单元的控制。其中，该第一放大模块为包括有晶体管且具有放大功能的模块。由于噪声与晶体管的尺寸成正比，即若该第一放大模块包括的晶体管的尺寸越大，则产生的噪声越小，反之，若该第一放大模块包括的晶体管的尺寸越小，则产生的噪声越大，因此，本发明实施例中，为了实现低噪声，该第一放大模块采用包括较粗晶体管的放大功能模块，即该第一放大模块包括的晶体管的尺寸通常较大。
当第一放大模块包括的晶体管的尺寸较大时，会导致第一放大模块的带宽降低。为了弥补带宽上的缺陷，请参考图6，该图6是根据一示例性实施例示出的一种具体实现电路图，这里将第一放大模块的正输出端与第三放大模块连接，以及将第一放大模块的负输出端与第二放大模块连接，同时，该第二放大模块的输出和该第三放大模块的输出相连，并且，该第二放大模块和该第三放大模块均为缓冲器连接方式，也即是，该第二放大模块的输出端与该第二放大模块的正输入端连接，该第三放大模块的输出端与该第三放大模块的负输入端连接。如此，降低了第二放大模块和第三放大模块的输出端的阻抗，从而提高了带宽。
另外，该调压电路还包括反馈补偿单元，该反馈补偿单元包括电容Cm、G4模块和G5模块。该G4模块的输出端与第三放大模块连接，该G4模块和Cm用于对该第三放大模块所在支路进行反馈补偿。该G5模块的输出端与第二放大模块连接，该G5模块和Cm用于对第二放大模块所在支路进行反馈补偿。如此，保证了第二放大模块所在分支环路和第三放大模块所在分支环路的稳定性。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
本申请提供的调压电路，当电源开始供电时，将第一开关单元和第二开关单元输出第一输出电压给负载。为了保证第一输出电压的稳定性，该调压电路可以通过第一比较控制单元控制第一开关单元进行电压调节，或者，通过第二比较控制单元控制第二开关单元进行电压调节。也即是，该调压电路可以通过第一比较控制单元采集该第一输出电压，并基于该第一输出电压、第一参考电压和第二参考电压，通过数字控制方式控制该第一开关单元的等效电阻的大小，以对第一输出电压进行调节。或者，通过第二比较控制单元采集第一输出电压和第二输出电压，以及基于该第一输出电压、第二输出电压和第三参考电压，通过模拟控制方式控制第三开关单元和第二开关单元的等效电阻的大小，以对第一输出电压进行调节。其中，该第一开关单元的等效电阻小于该第二开关单元的等效电阻，即流经该第一开关单元所在支路的电流大于流经第二开关单元所在支路的电流，由于数字控制方式下的第一开关单元工作在线性区，如此，可以保证该第一开单元在单位面积下能够流过较大的电流，实现了宽泛输出电流能力。另外，相比于数字控制方式，由于采用模拟控制方式可以提高第二开关单元输出的等效跨导，而跨导与PSRR成正比，因此，通过对第二开关单元所在支路的控制保证了较高的PSRR。并且，上述第三参考电压大于第二参考电压且小于该第一参考电压，也即是，当第一输出电压出现较大扰动时，通过该第一开关单元所在支路进行电压调节，当第一输出电压出现较小扰动时，通过第二开关单元所在支路进行电压调节，如此，虽然第一开关单元是采用数字控制方式，但当出现较小扰动时，该第一比较控制单元不会控制该第一开关单元中的开关管导通，因此，该支路不会对系统的PSRR产生影响，即该支路不会降低系统的PSRR。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种调压电路；
图2是根据另一示例性实施例示出的一种调压电路；
图3是根据一示例性实施例示出的一种第一开关单元与第一比较控制单元的连接示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种调压电路；
图5是根据一示例性实施例示出的一种第二比较控制单元与第二开关单元的连接原理图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种第二比较控制单元与第二开关单元的连接电路图；
图7是根据另一示例性实施例示出的一种调压电路。
附图标记：
1：第一开关单元；2：第二开关单元；3：第三开关单元；4：第一比较控制单元；5：第二比较控制单元；6：负载；7：第四开关单元；8：反馈补偿单元；
41：窗口比较器；
51：第一放大器；52：第二放大器；
G1：第一放大模块；G2：第二放大模块；G3：第三放大模块。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。
在对本发明实施例进行详细地解释说明之前，先对本发明实施例涉及的应用场景予以说明。在调压电路工作的过程中，PSRR是需要考虑的重要参数之一。该PSRR能够体现该调压电路的抗噪能力，该PSRR的值越大，说明该调压电路的抗噪能力越强，抗噪能力越强说明系统越稳定。在本发明实施例中提供了一种调压电路，该调压电路可以保证宽泛输出电流范围内实现较高的PSRR性能。
图2是本发明实施例提供的一种调压电路的结构示意图。参见图2，该调压电路包括第一开关单元1、第二开关单元2、第三开关单元3、第一比较控制单元4、第二比较控制单元5和负载6，其中，该第一开关单元1和该第二开关单元2均具有变压功能。
该第一开关单元1和该第二开关单元2均接收来自电源VDD的电压输入，且该第一开关单元1的等效电阻小于该第二开关单元2的等效电阻，其中，该第一开关单元1、第二开关单元2中的每个开关管相当于一个电阻。在可选择的实施例中，开关单元通常包括多条路径以及处于所述多条路径上的彼此串联或并联的开关管(比如二极管)，这种情况下，开关单元的等效电阻为导通的路径上的开关管的总电阻。进一步地，在比较两个开关单元的等效电阻的大小时，可以通过比较该两个开关单元的总电阻来实现。譬如，若第一开关单元1包括多个串联的开关管，该第二开关单元2包括一个开关管，则确定该第一开关单元1中多个串联的开关管的总电阻的大小，之后，将该总电阻与第二开关单元2中开关管等效成的电阻进行比较。当然，并联的原理相同。另外，该第一开关单元1和该第二开关单元2还分别与该负载6连接，用于将第一输出电压VVDD提供给该负载6，该第一输出电压VVDD为电源VDD经该第一开关单元1和该第二开关单元2输出的电压。
上述第三开关单元3接收来自电源VDD的电压输入，并输出第二输出电压VDR，该第三开关单元3为上述第一开关单元1和第二开关单元2并联后的单元的镜像，其输出的第二输出电压VDR与未产生波动之前的第一输出电压VVDD大小相等，以利用该第二输出电压VDR消除由于负载6产生波动给第二偏置电压所带来的误差，如此，通过该第三开关单元3来保证系统的稳定性。其中，该第二偏置电压用于控制第二开关单元2，具体如下文所述。
在该调压电路中，上述第一比较控制单元4与该第一开关单元1连接，用于采用数字控制方式控制该第一开关单元1的等效电阻的大小。上述第二比较控制单元5分别与第三开关单元3和第二开关单元2连接，该第二比较控制单元5用于采用模拟控制方式控制该第二开关单元2和第三开关单元3的等效电阻的大小。
需要说明的是，在本发明实施例中，当通过数字控制方式控制开关单元的等效电阻的大小时，通常是指控制开关单元包括的多个开关的导通数量；当通过模拟控制方式控制开关单元的等效电阻的大小时，通常是指控制开关单元的栅极电压大小，从而控制流经开关单元的电流大小。
由上述描述，在本发明实施例提供的调压电路中，若该第一输出电压VVDD受负载影响产生波动，则可以通过上述第一开关单元1所在支路或上述第二开关单元2所在支路对该第一输出电压VVDD进行调节。值得一提的是，在上述调压电路中，由于该第一开关单元1的等效电阻小于该第二开关单元2的等效电阻，且该第一开关单元1和该第二开关单元2并联连接，因此，流经该第一开关单元1所在分支的电流大于流经第二开关单元2所在分支的电流。由于在数字控制方式下，控制第一开关单元1的栅极的偏置电压为低电压或高电压，譬如，该低电压和高电压分别为“0”和“1”，也即是，当第一开关单元1导通时，该第一开关单元1的栅极的电压为低电压，当该第一开关单元1不导通时，该第一开关单元1的栅极的电压为高电压，因此，在数字控制方式下的第一开关单元1工作在线性区，如此，可以保证该第一开单元1在单位面积下能够流过较大的电流，从而保证该调压电路能够实现宽泛的电流输出范围。其中，这里所说的单位面积是指第一开关单元1中包括的单个开关管。
另外，相比于数字控制方式，在相同输出电流的情况下采用模拟控制方式控制该第二开关单元2时，由于需要第二开关单元2流过较小的电流，因此，需要增加第二开关单元2中的晶体管的数量，晶体管的数量与等效跨导成正比，也即是，可以提高第二开关单元2输出的等效跨导，而跨导与PSRR成正比，因此，通过对第二开关单元2所在支路的控制保证了较高的PSRR。
在实际实现中，可以基于该第一输出电压VVDD的变化范围来选择通过上述哪个支路进行电压调节。请参考图2，该调压电路中设置多个参考电压，包括：第一参考电压Vref1、第二参考电压Vref2和第三参考电压Vref3。
其中，该第一参考电压Vref1大于该第二参考电压Vref2，该第三参考电压Vref3大于该第二参考电压Vref2且小于该第一参考电压Vref1。在实际实现中，该第三参考电压Vref3的值可以设置为该负载的实际需求电压值，另外，该第一参考电压Vref1可以为第三参考电压Vref3加上一个固定值ΔV，该第二参考电压Vref2可以为该第三参考电压Vref3减去一个固定值ΔV，即Vref1＝Vref3+ΔV，Vref2＝Vref3-ΔV，其中，该ΔV可以根据实际电路需求预先进行设置。例如，若负载实际需求的电压为9V，则该第三参考电压Vref3可以设置为9V，该ΔV可以设置为1V，此时，该第一参考电压Vref1为10V，该第二参考电压Vref2为8V。
如果该第一输出电压VVDD大于上述第一参考电压Vref1或小于上述第二参考电压Vref2，则可以认为该第一输出电压VVDD出现较大的波动，如果该第一输出电压VVDD与上述第三参考电压Vref3比较出现偏差，即该第一输出电压VVDD处于第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2之间，则可以认为该第一输出电压VVDD出现较小的波动。也即是，根据第一参考电压Vref1、第二参考电压Vref2和第三参考电压Vref3的大小关系可知，当第一输出电压VVDD出现较大扰动时，通过该第一开关单元1所在支路对该第一输出电压VVDD进行调节，当第一输出电压VVDD出现较小扰动时，通过该第二开关单元2所在支路对第一输出电压VVDD进行调节。
接下来，将对通过该第一开关单元1所在支路对第一输出电压VVDD进行调节，以及对通过该第二开关单元2所在支路对该第一输出电压VVDD进行调节的具体实现分别进行介绍，具体如下：
首先，对通过第一开关单元1的支路对第一输出电压VVDD进行调节的实现进行详细介绍，其实现过程具体包括：该第一比较控制单元4与该第一开关单元1连接，用于采集上述第一输出电压VVDD，并基于该第一输出电压VVDD、第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，确定第一偏置电压，以利用该第一偏置电压通过数字控制方式控制该第一开关单元1的等效电阻的大小。
当电源VDD开始供电时，将该第一开关单元1和第二开关单元2输出的第一输出电压VVDD提供给负载6，即为负载6提供负载输入电压。在此过程中，如果该第一输出电压VVDD大于该第一参考电压Vref1或者小于该第二参考电压Vref2，则说明该第一输出电压VVDD出现了较大的波动，此时，该调压电路通过第一比较控制单元4采集该第一输出电压VVDD，并基于该第一输出电压VVDD、第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2，确定第一偏置电压。之后，利用该第一偏置电压通过数字控制方式控制该第一开关单元1的等效电阻的大小。
在具体实现中，该第一比较控制单元4可以包括窗口比较器41。请参考图3，这里以第一开关单元的开关管为P型晶体管为例进行说明。当该第一输出电压VVDD大于该第一参考电压Vref1时，基于该第一参考电压Vref1和该第一输出电压VVDD确定该第一偏置电压；当该第一输出电压VVDD小于该第二参考电压Vref2时，基于该第二参考电压Vref2和该第一输出电压VVDD确定该第一偏置电压。
也即是，如果该第一输出电压VVDD大于该第一参考电压Vref1，那么，调压电路通过基于该第一输出电压VVDD和该第一参考电压Vref1确定的该第一偏置电压来控制该第一开关单元1的等效电阻的大小。在实际实现中，如果所确定的该第一偏置电压越大，即该第一输出电压VVDD与该第一参考电压Vref1这两者的差值越大，则说明需要控制该第一开关单元1的等效电阻变得越大，在一种可能的实现方式中，即需要控制该第一开关单元1中越多的开关不导通。
进一步地，基于该第一参考电压Vref1和该第一输出电压VVDD确定该第一偏置电压的具体实现包括：该窗口比较器41将该第一参考电压Vref1和该第一输出电压VVDD进行比较，以确定该第一参考电压Vref1和该第一输出电压VVDD之间的差值，之后，该窗口比较器41将该差值确定该第一偏置电压。
如果该第一输出电压VVDD小于该第二参考电压Vref2，那么，该调压电路通过基于该第一输出电压VVDD和该第二参考电压Vref2确定的该第一偏置电压来控制该第一开关单元1的等效电阻的大小。在实际实现中，如果所确定的该第一偏置电压越小，即该第一输出电压VVDD与该第二参考电压Vref2这两者的差值越小，则说明需要控制该第一开关单元1的等效电阻变得越小，在一种可能的实现方式中，即需要控制该第一开关单元1中越多的开关导通。
进一步地，基于该第二参考电压Vref2和该第一输出电压VVDD确定该第一偏置电压的具体实现包括：该窗口比较器41将该第一输出电压VVDD和该第二参考电压Vref2进行比较，以确定该第一输出电压VVDD和该第二参考电压Vref2之间的差值，之后，该窗口比较器41将该差值确定该第一偏置电压。
另外，需要说明的是，如果该第一输出电压VVDD处于该第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2之间，则保持该第一开关单元1的等效电阻的大小不变，在一种可能的实现方式中，即保证该第一开关单元1包括的多个开关当前的导通数量不发生变化。也即是，如果该第一输出电压VVDD处于该第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2之间，说明第一输出电压VVDD出现较小扰动，当该第一输出电压VVDD出现较小扰动时，该第一开关单元1的等效电阻的大小不发生变化，如此，保证了该第一开关单元1不会影响系统的PSRR。也即是，虽然该第一开关单元1采用数字控制方式，但是，当系统达到稳定状态时，该第一开关单元1也不会降低系统的PSRR。
进一步地，上述利用第一偏置电压通过数字控制方式控制第一开关单元1的等效电阻的大小的具体实现包括：通过该第一比较控制单元4确定第一偏置电压，并从存储的偏置电压范围和数字控制信息间的对应关系中，获取该第一偏置电压所处的偏置电压范围对应的数字控制信息。之后，利用所获取的数字控制信息控制该第一开关单元1的等效电阻的大小，也即是，控制第一开关单元1中的开关导通和不导通，从而实现对第一开关单元1的等效电阻的大小进行控制。其中，该数字控制信息可以由二进制“0”和“1”组成，其中，对于P型晶体管，“0”代表对开关导通，“1”代表对开关不导通。
需要说明的是，虽然第一开关单元1是采用数字控制方式，但当第一输出电压VVDD出现较小扰动时，该第一比较控制单元4不会控制该第一开关单元1中的开关管导通，因此，该支路不会对系统的PSRR产生影响，即该支路不会降低系统的PSRR。
值得一提的是，由于数字控制方式下的开关管工作在线性区，因此，单位面积下数字控制方式的开关管流过的电流较多，即采用数字控制的方式控制第一开关单元1可以提高对较大电流的响应速度，实现了较高的瞬态响应能力。
接下来，对通过第二开关单元2的支路对第一输出电压VVDD进行调节的实现进行详细介绍，其实现过程具体包括：该第二比较控制单元5与第二开关单元2连接，用于采集该第一输出电压VVDD和第二输出电压VDR，以及基于该第一输出电压VVDD、该第二输出电压VDR和第三参考电压Vref3确定第二偏置电压，并利用该第二偏置电压通过模拟控制方式控制该第二开关单元2的等效电阻的大小。
当电源VDD开始供电时，将该第一开关单元1和第二开关单元2输出的第一输出电压VVDD提供给负载6，即为负载6提供负载输入电压。在此过程中，如果该第一输出电压VVDD处于第一参考电压Vref1和第二参考电压Vref2之间，则说明该第一输出电压VVDD出现较小的波动，此时，该调压电路通过第二比较控制单元5采集该第一输出电压VVDD和第三开关单元3输出的第二输出电压VDR，并基于该第一输出电压VVDD、该第二输出电压VDR和第三参考电压Vref3确定该第二偏置电压。之后，利用该第二偏置电压来控制该第三开关单元3和该第二开关单元2的等效电阻的大小，从而实现对该第一输出电压VVDD进行调节。
需要说明的是，在本发明实施例中，在实际实现时，该第二比较控制单元5一直处于工作状态。其中，当出现较小的波动时，由于第一比较控制单元4不会控制该第一开关单元1中的开关管导通，因此，此时通过第二开关单元2所在支路对第一输出电压VVDD进行调节。当然，当出现较大的波动时，该第二比较控制单元5也处于工作状态，但是，由于第一开关单元1的等效电阻小于第二开关单元2的等效电阻，所以，在单位时间内流经第一开关单元1所在支路的电流较多，也即是，该第一开关单元1处于主导作用，因此，当出现较大的波动时，实际上是通过第一开关单元1所在支路对该第一输出电压VVDD进行调节。
另外，还需要说明的是，本发明实施例仅是以第二比较控制单元5一直处于工作状态为例进行说明，在实际实现中，当出现较大的波动时，还可以控制该第二比较控制单元5不工作，譬如，第一比较控制单元4可以向第二比较控制单元5输出控制信号，以通过该控制信号控制该第二比较控制单元5不工作，本发明实施例对此不做限定。
在具体实现中，请参考图4，该第二比较控制单元5中可以包括第一放大器51和第二放大器52，该第一放大器51的第一输入端与该第三开关单元3的输出端连接，以采集该第二输出电压，该第一放大器51的第二输入端与第三参考电压Vref3连接，以采集该第三参考电压Vref3，该第一放大器51基于所采集的该第二输出电压VDR和该第三参考电压Vref3，确定并输出一个电压。
另外，该第二放大器52的第一输入端与该第一开关单元1或第二开关单元2的输出端连接，用于采集该第一开关单元1或第二开关单元2输出的第一输出电压VVDD，该第二放大器52的第二输入端也与该第三参考电压Vref3连接，以采集该第三参考电压Vref3，该第二放大器52基于所采集的该第一输出电压VVDD和该第三参考电压Vref3，确定并输出另一个电压。
进一步地，该第一放大器51的输出端与该第二放大器52的输出端连接在一起，也即是，该第二偏置电压实际上包括两部分电压，该两部分电压分别为上述第一放大器51输出的电压和上述第二放大器52输出的电压，其中，该第一放大器51输出的电压和该第二放大器52输出的电压相同。该第二偏置电压用于控制该第二开关单元2和该第三开关单元3的栅极电压，以基于该第二偏置电压通过模拟控制方式控制该第二开关单元2和第三开关单元3的等效电阻的大小，从而对该第一输出电压VVDD进行调节。
基于上述描述，如果该第一输出电压VVDD与第三参考电压Vref3比较存在偏差，则可以认为该第一输出电压VVDD出现较小的波动，此时，可以通过该第二开关单元2所在支路对第一输出电压VVDD进行电压调节。
进一步地，请参考图5，该第二比较控制单元5包括第一放大模块G1、第二放大模块G2和第三放大模块G3，该第一放大模块1分别与该第二放大模块G2和该第三放大模块G3连接，该第二放大模块G2与该第三放大模块G3连接后与该第二开关单元2连接。该调压电路还包括反馈补偿单元8，该反馈补偿单元8与该第二开关单元2、该第二放大模块G2和该第三放大模块G3分别连接，用于通过该反馈补偿单元8包括的反馈补偿电容Cm对该第二放大模块G2所在支路以及该第三放大模块G3所在支路进行反馈补偿。
在实际实现中，为了实现高带宽高PRSS低噪声的性能，在具体实现中，本发明实施例采用图5所示的电路来实现第二比较控制单元5对第二开关单元2的控制。其中，该第一放大模块G1为包括有晶体管且具有放大功能的模块。由于噪声与晶体管的尺寸成正比，即若该第一放大模块G1包括的晶体管的尺寸越大，则产生的噪声越小，反之，若该第一放大模块G1包括的晶体管的尺寸越小，则产生的噪声越大，因此，本发明实施例中，为了实现低噪声，该第一放大模块G1采用包括较粗晶体管的放大功能模块，即该第一放大模块G1包括的晶体管的尺寸通常较大。
当第一放大模块G1包括的晶体管的尺寸较大时，会导致第一放大模块G1的带宽降低。为了弥补带宽上的缺陷，请参考图6，该图6是根据一示例性实施例示出的一种具体实现电路图，这里将第一放大模块G1的正输出端与第三放大模块G3连接，以及将第一放大模块G1的负输出端与第二放大模块G2连接，同时，该第二放大模块G2的输出和该第三放大模块G3的输出相连，并且，该第二放大模块G2和该第三放大模块G3均为缓冲器连接方式，也即是，该第二放大模块G2的输出端与该第二放大模块G2的正输入端连接，该第三放大模块G3的输出端与该第三放大模块G3的负输入端连接。如此，降低了第二放大模块G2和第三放大模块G3的输出端的阻抗，从而提高了带宽。
另外，为了保证第二放大模块G2所在分支环路和第三放大模块G3所在分支环路的稳定性，该调压电路还包括反馈补偿单元8。如图5所示，在具体实现中，该反馈补偿单元8包括电容Cm、G4模块和G5模块。该G4模块的输出端与第三放大模块G3连接，该G4模块和Cm用于对该第三放大模块G3所在支路进行反馈补偿。该G5模块的输出端与第二放大模块G2连接，该G5模块和Cm用于对第二放大模块G2所在支路进行反馈补偿。
需要说明的是，该G4模块和G5模块可以为电流源或者其他放大单元，本发明实施例对此不做限定。例如，请参考图6，该图6中示出了该G4模块和G5模块在实际电路中的具体实现。
还需要说明的是，这里仅是以该第二比较控制单元6对第二开关单元2进行控制的具体实现为例进行说明，在实际实现中，上述图5或图6所示实施例可以适用于任一结构形式的比较控制单元对开关单元进行控制的具体实现。
需要说明的是，上述第三开关单元3为该第二开关单元2和该第一开关单元1并联后的镜像。在具体实现中，存在如下两种情况：
第一种情况：该第三开关单元3包括第一镜像开关单元和第二镜像开关单元，该第一镜像开关单元包括的开关数量为该第一开关单元1包括的开关数量的N分之一，该第二镜像开关单元包括的开关数量为该第二开关单元2包括的开关数量的N分之一。进一步地，该调压电路还包括镜像电阻，该镜像电阻R2的大小为该负载包括的电阻R1的N分之一，该N为大于1的正整数。
也即是，为了便于工艺实现，在具体实现时，可以将该第三开关单元3中包括的镜像开关单元按照一定比例进行缩小，即将该第三开关单元3包括的开关数量均设置为第一开关单元1和第二开关单元2的N分之一倍。
第二种情况：当该第一开关单元1和该第二开关单元2均为由金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，MOS)构成的开关单元时，该第一镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为该第一开关单元1包括的MOS管的宽长比的N分之一，该第二镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为该第二开关单元2包括的MOS管的宽长比的N分之一。
其中，MOS管的宽长大小可以影响流经该MOS管的电流大小。为了实现第三开关单元3，在该种实现方式中，可以将镜像后的第三开关单元3中包括的MOS管的宽长比均设置为镜像前MOS管的N分之一。
当然，需要说明的是，这里仅是以该第一开关单元1和该第二开关单元2均为由MOS管构成的开关单元为例进行说明，在另一实施例中，该第一开关单元1和该第二开关单元2还可以由其它开关构成，例如，还可以由三极管构成，本发明实施例对此不做限定。
另外，如前文所述，该第一开关单元1的等效电阻小于该第二开关单元2的等效电阻。在具体实现中，当该第一开关单元1包括的开关数量大于该第二开关单元2包括的开关数量时，该第一开关单元1的等效电阻小于该第二开关单元2的等效电阻。
或者，当该第一开关单元1和该第二开关单元2均为由MOS管构成的开关单元，且该第一开关单元1包括的MOS管的宽长比均大于该第二开关单元2包括的MOS管的宽长比时，该第一开关单元1的等效电阻小于该第二开关单元2的等效电阻。
进一步地，该调压电路还可以包括第四开关单元7，该第四开关单元7中包括多个开关，该第四开关单元7串联在该第二开关单元2与该负载6之间，该第四开关单元7用于增加该第二开关单元2所在分支的等效电阻，以减小流经该第二开关单元2的电流。
请参考图7，为了保证流经该第二开关单元2所在分支的电流较小，可以增加该第二开关单元2所在分支的等效电阻。为此，在该第二开关单元2与该负载6之间串联第四开关单元7。具体地，该第四开关单元7的输入端与该第二开关单元2的输出端连接，该第四开关单元7的输出端与该负载6连接。
在具体实现中，可以通过多种方式来控制该第四开关单元7的等效电阻的大小，具体可以包括如下几种可能的实现方式：
第一种情况：该第四开关单元7与该第一比较控制单元4连接，以通过该第一比较控制单元4确定的第一偏置电压控制该第四开关单元7的等效电阻的大小。
在具体实现中，该第四开关单元7的栅极与该第一比较控制单元4的输出端连接，从而通过该第一比较控制单元4确定并输出的第一偏置电压控制该第四开关单元7的等效电阻的大小。
第二种情况：该第四开关单元7与该第二比较控制单元5连接，以通过该第二比较控制单元5确定第二偏置电压控制该第四开关单元7的等效电阻的大小。
在具体实现中，该第四开关单元7的栅极与该第二比较控制单元5的输出端连接，以通过该第二比较控制单元5确定并输出的第二偏置电压控制该第四开关单元7的等效电阻的大小。
需要说明的是，上述仅是以通过第一比较控制单元4确定的第一偏置电压控制该第四开单元7的等效电阻的大小，或通过第二比较控制单元5确定的第二偏置电压控制该第四开关单元7的等效电阻的大小为例进行说明。在另一种可能的实现方式中，该调压电路还可以包括第三比较控制单元，该第三比较控制单元与该第四开关单元7连接，该种情况下，该调压电路可以通过该第三比较控制单元来控制该第四开关单元7的等效电阻的大小，本发明实施例对此不做限定。
另外，还需要说明的是，当该调压电路包括第四开关单元7时，该第三开关单元3为该第二开关单元2、第一开关单元1和该第四开关单元7三者之间相互连接后的单元的镜像。
在该种情况下，该该第三开关单元3中包括第一镜像开关单元、第二镜像开关单元和第四镜像开关单元，该第一镜像开关单元包括的开关数量为该第一开关单元1包括的开关数量的N分之一，该第二镜像开关单元包括的开关数量为该第二开关单元2包括的开关数量的N分之一，该第四镜像开关单元包括的开关数量为该第四开关单元7包括的开关数量的N分之一。
或者，当该第一开关单元1、该第二开关单元2和该第四开关单元7均为由金属氧化物半导体MOS管构成的开关单元时，该第一镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为该第一开关单元1包括的MOS管的宽长比的N分之一，该第二镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为该第二开关单元2包括的MOS管的宽长比的N分之一，以及该第四镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为第四开关单元7包括的MOS管的宽长比的N分之一。
本申请提供的调压电路，当电源开始供电时，将第一开关单元和第二开关单元输出第一输出电压给负载。为了保证第一输出电压的稳定性，该调压电路可以通过第一比较控制单元控制第一开关单元进行电压调节，或者，通过第二比较控制单元控制第二开关单元进行电压调节。也即是，该调压电路可以通过第一比较控制单元采集该第一输出电压，并基于该第一输出电压、第一参考电压和第二参考电压，通过数字控制方式控制该第一开关单元的等效电阻的大小，以对第一输出电压进行调节。或者，通过第二比较控制单元采集第一输出电压和第二输出电压，以及基于该第一输出电压、第二输出电压和第三参考电压，通过模拟控制方式控制第三开关单元和第二开关单元的等效电阻的大小，以对第一输出电压进行调节。其中，该第一开关单元的等效电阻小于该第二开关单元的等效电阻，即流经该第一开关单元所在支路的电流大于流经第二开关单元所在支路的电流，由于数字控制方式下的第一开关单元工作在线性区，如此，可以保证该第一开单元在单位面积下能够流过较大的电流，实现了宽泛输出电流能力。另外，相比于数字控制方式，由于采用模拟控制方式可以提高第二开关单元输出的等效跨导，而跨导与PSRR成正比，因此，通过对第二开关单元所在支路的控制保证了较高的PSRR。并且，上述第三参考电压大于第二参考电压且小于该第一参考电压，也即是，当第一输出电压出现较大扰动时，通过该第一开关单元所在支路进行电压调节，当第一输出电压出现较小扰动时，通过第二开关单元所在支路进行电压调节，如此，虽然第一开关单元是采用数字控制方式，但当出现较小扰动时，该第一比较控制单元不会控制该第一开关单元中的开关管导通，因此，该支路不会对系统的PSRR产生影响，即该支路不会降低系统的PSRR。
以上所述为本申请提供的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种调压电路，其特征在于，所述调压电路包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第一比较控制单元、第二比较控制单元和负载，且所述第一开关单元和所述第二开关单元均具有变压功能；
所述第一开关单元和所述第二开关单元均接收来自电源的电压输入，且所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻；
所述第一开关单元和所述第二开关单元还分别与所述负载连接，用于将第一输出电压提供给所述负载，所述第一输出电压为所述第一开关单元和所述第二开关单元输出的电压；
所述第一比较控制单元与所述第一开关单元连接，用于采集所述第一输出电压，并基于所述第一输出电压、第一参考电压和第二参考电压，确定第一偏置电压，以利用所述第一偏置电压通过数字控制方式控制所述第一开关单元的等效电阻的大小，所述第一参考电压大于所述第二参考电压；
所述第二比较控制单元分别与所述第三开关单元和所述第二开关单元连接，用于采集所述第一输出电压和第二输出电压，以及基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和第三参考电压确定第二偏置电压，并利用所述第二偏置电压通过模拟控制方式控制所述第三开关单元和所述第二开关单元的等效电阻的大小，所述第三参考电压大于所述第二参考电压且小于所述第一参考电压，所述第三开关单元为所述第二开关单元和所述第一开关单元并联后的单元的镜像，用于输出所述第二输出电压，以消除由于所述负载产生波动给所述第二偏置电压所带来的误差。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述第一开关单元包括的开关数量大于所述第二开关单元包括的开关数量时，所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻；或者，
当所述第一开关单元和所述第二开关单元均为由金属氧化物半导体MOS管构成的开关单元，且所述第一开关单元包括的MOS管的宽长比均大于所述第二开关单元包括的MOS管的宽长比时，所述第一开关单元的等效电阻小于所述第二开关单元的等效电阻。
3.如权利要求1所述的调压电路，其特征在于，所述第三开关单元包括第一镜像开关单元和第二镜像开关单元，所述第一镜像开关单元包括的开关数量为所述第一开关单元包括的开关数量的N分之一，所述第二镜像开关单元包括的开关数量为所述第二开关单元包括的开关数量的N分之一，所述N为大于1的正整数；
所述调压电路还包括镜像电阻，所述镜像电阻的大小为所述负载包括的电阻的N分之一。
4.如权利要求1所述的调压电路，其特征在于，所述第三开关单元包括第一镜像开关单元和第二镜像开关单元，当所述第一开关单元和所述第二开关单元均为由金属氧化物半导体MOS管构成的开关单元时，所述第一镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为所述第一开关单元包括的MOS管的宽长比的N分之一，所述第二镜像开关单元包括的MOS管的宽长比均为所述第二开关单元包括的MOS管的宽长比的N分之一。
5.如权利要求1所述的调压电路，其特征在于，所述调压电路还包括第四开关单元，且所述第四开关单元中包括多个开关，所述第四开关单元串联在所述第二开关单元与所述负载之间，所述第四开关单元用于增加所述第二开关单元所在分支的等效电阻，以减小流经所述第二开关单元的电流；
相应地，所述第三开关单元为所述第二开关单元、所述第一开关单元和所述第四开关单元三者之间相互连接后的单元的镜像。
6.如权利要求5所述的调压电路，其特征在于，所述第四开关单元与所述第一比较控制单元连接，以通过所述第一比较控制单元确定的第一偏置电压控制所述第四开关单元的等效电阻的大小。
7.如权利要求5所述的调压电路，其特征在于，所述第四开关单元与所述第二比较控制单元连接，以通过所述第二比较控制单元确定的第二偏置电压控制所述第四开关单元的等效电阻的大小。
8.如权利要求1所述的调压电路，其特征在于，当所述第一比较控制单元包括窗口比较器时，所述窗口比较器用于：
当所述第一输出电压大于所述第一参考电压时，基于所述第一参考电压和所述第一输出电压确定所述第一偏置电压；当所述第一输出电压小于所述第二参考电压时，基于所述第二参考电压和所述第一输出电压确定所述第一偏置电压。
9.如权利要求1所述的调压电路，其特征在于，所述第二比较控制单元包括第一放大模块、第二放大模块和第三放大模块，所述第一放大模块分别与所述第二放大模块和所述第三放大模块连接，所述第二放大模块与所述第三放大模块连接后与所述第二开关单元连接；
所述调压电路还包括反馈补偿单元，所述反馈补偿单元与所述第二开关单元、所述第二放大模块和所述第三放大模块分别连接，用于通过所述反馈补偿单元包括的反馈补偿电容对所述第二放大模块所在支路以及所述第三放大模块所在支路进行反馈补偿。
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