CN111488028A - 形成半导体器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及形成半导体器件的方法。在一个实施方案中，一种LDO电路被配置为增加流向所述LDO电路的误差放大器的偏置电流，并且随后响应于所述输出电流增加到大于阈值电流电平而将所述偏置电流恢复至较早的值。

Description

形成半导体器件的方法
技术领域
本发明整体涉及电子器件，并且更具体地讲，涉及半导体、半导体结构以及形成半导体器件的方法。
背景技术
过去，半导体行业利用各种方法和电路来形成低压差(LDO)稳压器，稳压器向负载提供经调节的输出电压和输出电流。LDO稳压器为线性稳压器，通常包括误差放大器和晶体管，以便形成输出电压和电流。
在一些操作条件下，负载可以低功耗模式操作，该模式仅需要低的输出电流值。稍后，负载可能会发生变化，并可能开始需要高的输出电流。然而，误差放大器通常具有长的瞬态响应时间，可能不会立即开始提供较高的输出电流值。因此，随着稳压器从提供低的输出电流转变为能够提供较高的输出电流值，输出电压值通常会降低。较低的输出电压值可能会致使负载操作不正常。
因此，希望有一种能够将输出电流从低值更快地增加到较高值的方法和装置。
发明内容
本申请的一方面涉及一种被配置为模拟低压差稳压器的稳压器，包括：所述稳压器，所述稳压器被配置用于向负载提供负载电流并形成具有期望值的输出电压；误差放大器，所述误差放大器被配置为接收参考电压并形成基本上表示所述参考电压的具有所述期望值的所述输出电压；所述误差放大器的差分对，所述差分对被配置为传导第一值的第一偏置电流；和偏置控制电路，所述偏置控制电路被配置为形成调整电流并使用所述调整电流来控制所述误差放大器以响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而将所述第一偏置电流从所述第一值增加到第二值，其中所述负载电流在所述输出电压减小之前小于阈值，所述偏置控制电路被配置为响应于所述输出电压基本上恢复至所述期望值而减小所述调整电流。
本申请的另一方面涉及一种形成低压差稳压器的方法，包括：将输出端配置用于形成输出电压和输出电流以提供给负载；将误差放大器配置为接收参考电压并形成具有期望值的所述输出电压；将所述低压差稳压器配置为响应于所述输出电流的值小于阈值而将所述误差放大器选择性地耦接到偏置调整电路，其中所述偏置调整电路随后将调整信号形成为具有响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而使所述误差放大器的偏置电流从第一值增加到第二值的值；以及将所述偏置调整电路配置为响应于所述输出电流增加到不小于所述阈值而随后将所述误差放大器解耦，使其不接收所述调整信号。
本申请的又一方面涉及一种形成低压差稳压器的方法，包括：将所述低压差稳压器的误差放大器配置为接收参考电压并形成具有期望值的输出电压并形成输出电流；将偏置控制电路配置为响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而将所述误差放大器的偏置电流选择性地从第一值增加到第二值；以及将所述偏置控制电路配置为随后响应于所述输出电流增加到不小于阈值而将所述误差放大器解耦，使其不接收控制电流。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的低压差(LDO)稳压器系统的一部分的一个实施方案的示例；
图2示意性地示出根据本发明的LDO系统的一个实施方案的示例的一部分，该LDO系统可以是图1的系统的另选实施方案；
图3是根据本发明的具有多条曲线的曲线图，这些曲线示出在图1或图2的系统的一个实施方案的操作期间可形成的一些信号的示例；
图4示意性地示出根据本发明的转向电路的一个实施方案的示例的一部分，该转向电路可以是图2的电路中的一个的另选实施方案；以及
图5示出根据本发明的半导体器件的放大平面图，该半导体器件包括图1或图2的系统的一部分。
为使图示清晰且简明，图中的元件未必按比例绘制，一些元件可能为了进行示意性的说明而被夸大，而且除非另外规定，否则不同图中的相同参考标号指示相同的元件。此外，为使描述简单，可省略公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用，载流元件或载流电极意指器件的载送通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极或者二极管的阴极或阳极，而控制元件或控制电极意指器件的控制通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的栅极或者双极型晶体管的基极。另外，一个载流元件可载送沿一个方向通过器件的电流，诸如载送进入器件的电流，而第二载流元件可载送沿相反方向通过器件的电流，诸如载送离开器件的电流。尽管器件在本文中可以被描述为某些N沟道或P沟道器件或者某些N型或P型掺杂区，但本领域的普通技术人员将理解，根据本发明的互补器件也是可以的。本领域的普通技术人员理解，导电类型是指通过其发生传导的机制，诸如通过孔或电子传导，因此，导电类型不是指掺杂浓度而是指掺杂类型，诸如P型或N型。本领域的技术人员应当理解，本文所用的与电路操作相关的术语“在…期间”、“在…同时”和“当…时”并不确切地意指称某个动作在引发动作后立即发生，而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟，诸如各种传播延迟。另外，术语“在…同时”意指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。词语“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期接近陈述值或位置的参数。然而，如本领域所熟知，始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小差异。本领域公认的是，高达至少百分之十(10％)(并且对于包括半导体掺杂浓度的一些元件，高达百分之二十(20％))的偏差是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。在关于信号状态使用时，术语“生效”意指信号的有效状态，而术语“失效”意指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(诸如“1”或“0”)取决于使用的是正逻辑还是负逻辑。因此，如果使用的是正逻辑，则高电压或高逻辑可生效，如果使用的是负逻辑，则低电压或低逻辑可生效；而如果使用的是正逻辑，则低电压或低状态可失效，如果使用的是负逻辑，则高电压或高逻辑可失效。在本文中，使用正逻辑约定，但本领域的技术人员理解，也可以使用负逻辑约定。权利要求书和/或具体实施方式中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如用在元件名称的一部分中)用于区分在类似元件之间，并且不一定描述时间上、空间上、等级上或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下可互换，并且本文所述的实施方案能够以除本文所述或举例说明外的其他顺序来操作。提到“一个实施方案”，意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”，不一定都指同一个实施方案，但在某些情况下，有可能指同一个实施方案。此外，如本领域的普通技术人员所清楚的，在一个或多个实施方案中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式结合。为了附图清楚显示，器件结构的掺杂区域被示出为具有大致直线的边缘和精确角度的拐角。然而，本领域的技术人员理解，由于掺杂物的扩散和激活，掺杂区域的边缘通常可不为直线并且拐角可不为精确角度。
下文将适当举例说明并描述的实施方案可缺少本文未具体公开的任何元件，并且/或者可在缺少本文未具体公开的任何元件的情况下实施。
具体实施方式
图1示意性地示出低压差(LDO)稳压器系统10的一部分的一个实施方案的示例，该稳压器系统向负载11提供输出电压15，该输出电压以一般的方式通过箭头示出。系统10还向负载11提供负载电流24。尽管负载11被示出为电阻器14，但本领域技术人员将会知道，负载可以是许多不同类型的有源电路和/或无源电路。
系统10还可包括LDO稳压器电路或LDO稳压器或稳压器16，该稳压器接收电压输入端子18与共同的返回端子19之间的输入电压，并将输出电压15调节至期望值。在端子18与19之间所接收的电压可以是各种类型的电压，包括DC电压、交流DC电压或通过对AC电压进行整流而形成的电压。稳压器16将输出电压15调节至期望值附近的值范围内的期望值。例如，期望值可以是三伏(3v)，并且值的范围可以是三伏附近加上或减去百分之五(5％)。稳压器16还形成负载电流24。稳压器16的一个实施方案可包括误差放大器27、参考电路或Ref26、控制晶体管31、由晶体管33和34的电流镜配置形成的输出电流镜、以及提供负载电流24并在输出端21和端子19之间形成输出电压15的输出端21。
误差放大器27接收表示电压15的反馈(FB)信号并且从Ref 26接收参考电压(Vref)。本领域的技术人员应当理解，放大器27控制晶体管31以将电压15调节至与Vref的值基本上成比例的期望值。本领域的技术人员还将会知道，分压器或其他电路可用于将反馈(FB)信号形成为表示电压15的值。放大器27从偏置电流源30接收偏置电流29。偏置电流30设定放大器27的内部差分放大器的操作点，因此这有助于形成放大器27的瞬态响应时间。在调节电压15时，放大器27形成输出信号28，该输出信号调整流过晶体管31的电流36，该电流通过晶体管33和34的电流镜配置进行镜像以形成输出镜象电流37。电流37包括电流24。电流源39吸收电流37中超过电流24的值的部分。在一些实施方案中，可省略源39，使得电流37基本上为电流24。
在正常操作期间，例如在负载变化很小的情况下进行的基本稳态操作期间，放大器27根据需要调整信号28和晶体管31的栅极电压，以维持电压15与Vref基本上成比例。如果负载11变为较低的功率需求，例如较低的负载电流24值，则放大器27调整信号28以维持电压15的值与Vref成比例。如果负载11发生变化并需要较多的功率，例如较高的电流24值，则来自电流源29的偏置电流30可能不足以允许放大器27和稳压器16快速增加电流24的值。
然而，稳压器16还包括偏置控制电路42，该偏置控制电路被配置为补充放大器27的偏置电流。例如，电路42可被配置为增加电流30的值，或另选地提供附加的电流，该附加的电流与来自源29的电流相加，这允许稳压器16更快地增加电流24的值。电路42可具有一个实施方案，该实施方案可包括转向电路47、电流生成电路(例如，电容器49)和控制电路43(其形成控制信号44和45)。电路42可具有一个实施方案，该实施方案还包括电流感测电路或电流传感器41，该电流感测电路或电流传感器感测电流24的值或另选地电流37的值。电路42或另选地电路43可被配置为感测到电流24的值小于阈值(Ith)并且将放大器27响应性地耦接到电路42或另选地电路43，以随后接收调整偏置电流或另选地随后致使偏置电流的值增加。在一个实施方案中，电路42可被配置为感测到电流24的值小于Ith并且将放大器27的内部偏置电路耦接到电容器49。例如，电路42可控制电路47以将放大器27耦接到电容器49。电路42可被配置为形成流向放大器27的补充偏置电流，或另选地可被配置为随后形成致使源29增加电流30的值的控制信号。
在一些实施方案中，偏置电流增加可能会降低放大器27的瞬态响应。如在下文将进一步看到的，电路42的一个实施方案可被配置为响应于在电流24小于阈值(Ith)的时间内电压15减小到小于期望值，将偏置电流从第一值增加到第二值。例如，电流24可小于阈值(Ith)，并且电压15稍后可减小到小于期望值。在另一个实施方案中，电路42可被配置为响应于电流24恢复至基本上不小于Ith值而将偏置电流恢复至第一值。例如，电路42可被配置为在电流24增加到大于阈值(Ith)之后将偏置电流恢复至第一值。电路42的另一个实施方案可被配置为响应于电流24的值小于阈值(Ith)而以一定配置选择性地耦接放大器27以接收控制电流，并且在以该配置耦接放大器27之后的某个时间被配置为随后将控制电流形成为具有响应于电压15减小到小于期望值而使流向放大器27的偏置电流从第一值增加到第二值的值。电路42的另一个实施方案可被配置为随后响应于电流27增加到不小于阈值(Ith)而将放大器24解耦，使其不接收控制电流。
可以假设，负载11处于低功率状态，使得电流24小于Ith。随后，在稍后的某个时间，负载11可变化并且需要电流24值增加。由于放大器27的瞬态响应，电流值增加可致使输出电压减小。因此，节点38处和电容器49的一个端子上的电压也减小。电容器49的端子上的电压减小致使电流50流过电容器49。电流50通过电路47耦接到放大器27的偏置电路。可将电流50添加到放大器27的偏置电流以形成增加的偏置电流值。另选地，电流50可用作控制信号，该控制信号致使电流源增加电流源的输出，因而形成增加的偏置电流值。结果是增加了放大器27的偏置电流。在一个实施方案中，流过电容器49的电流50也可通过控制电路43耦接并增加信号44的值，这继而致使电流源29增加电流30的值。流向放大器27的偏置电流的这种增加允许放大器27更快地改变控制信号28的值，并且更快地增加晶体管31的栅极电压，从而更快地增加电流36，该电流被镜像以增加流过晶体管33和34的电流镜的电流24。
为了有利于本文所述的功能，稳压器16包括输入端子18，该输入端子共同连接到Ref 26的第一端子、源29的第一端子、晶体管33的源极、以及晶体管34的源极。晶体管34的漏极共同连接到节点38、输出端21、源39的第一端子、电容器49的第一端子、以及放大器27的反相输入端。放大器27的非反相输入端连接到Ref 26的输出端。源39的第二端子共同连接到端子19、晶体管31的源极、放大器27的共同连接件、以及Ref 26的第二端子。源29的第二端子连接到放大器27的偏置输入端。放大器27的输出端连接到晶体管31的栅极。晶体管31的漏极共同连接到晶体管33的漏极、晶体管33的栅极、以及晶体管34的栅极。电路43的输入端连接到传感器41。电路43的第一输出端连接到源29的电流控制输入端以向其提供信号44。电路43的第二输出端连接到控制电路47以向其提供信号45。电路47的输出端或共同的连接件连接到放大器27的偏置输入端。电路47的输入端连接到电容器49的第二端子。
图2示意性地示出LDO系统55的一个实施方案的示例的一部分，该LDO系统可具有一个实施方案，该实施方案可以是图1的系统10的另选实施方案。系统55包括LDO稳压器57，该LDO稳压器可具有一个实施方案，该实施方案可以是图1的稳压器16的另选实施方案。稳压器57可具有一个实施方案，该实施方案可包括误差放大器80和偏置控制电路60，该误差放大器和该偏置控制电路可各自具有一个实施方案，该实施方案可以分别是放大器27和电路42的另选实施方案。放大器80包括差分对，该差分对包括晶体管81和82，这些晶体管连接到共模电流源84，该共模电流源为晶体管81和82提供偏置电流85。电流85流过源84。晶体管81和82还从电流镜接收差分放大器的每个支路的偏置电流，该电流镜包括分别以电流镜配置与晶体管86连接的晶体管87和88。晶体管86传导由电流源89形成的电流90。晶体管86与晶体管87和88成比例，使得晶体管87和88中的每一个通过差分放大器的每个支路向相应的晶体管81和82提供相应的电流92和93。电流92和93与电流90成比例。一个实施方案可包括：电流92和93基本上相等。在一个实施方案中，源89和晶体管86-88可以是图1所示的源29的一个实施方案。
晶体管125和126分别以折叠的共源共栅配置连接到晶体管81和82。晶体管125和126分别连接到通过晶体管127和128的连接而形成的电流镜。晶体管125-126和127-128的配置缓冲来自晶体管81-82和87-88的信号28。用于形成信号80的放大器28的输出取自晶体管128的漏极。
偏置控制电路60包括以二极管配置连接的晶体管69和70、以电流镜配置连接的晶体管66和67、转向电路(例如，开关71)和电流源76。电路60还包括偏置调整电路。偏置调整电路的一个实施方案可包括调整晶体管74和77、以及连接到相应的晶体管77和74的电容器49和75。电路60的一个实施方案还可包括阈值电路68。电路60的一些实施方案可包括传感器41。电路60还包括缓冲电路，该缓冲电路可具有一个实施方案，该实施方案包括电流镜连接的晶体管66和67。在一些实施方案中，可省略缓冲电路。
图3是具有多条曲线的曲线图，这些曲线示出了在稳压器57或另选地稳压器16的一个实施方案的示例的操作期间可形成的一些信号的示例。曲线110示出了输出电压15，曲线113示出了表示电流24的电流37的值，曲线115示出了流向转向电路(诸如流向开关71)的控制信号，并且曲线117示出了偏置调整信号64或79中的任一个的波形的示例。纵坐标表示时间，而横坐标表示所示信号的增加值。
可以假设，在时间T0，负载11处于低功率模式，并且需要小的电流24值，如曲线113所示。因此，电流24的值小于阈值(Ith)。尽管电流24的值为小，但放大器80控制晶体管31以将电压15的值形成为期望值，诸如与Ref 26的值成比例。电路60被配置为检测到电流24的值小于阈值(Ith)(例如，由电路68形成的值)，并且响应性地控制转向电路来以一定配置将放大器80连接到偏置调整电路以从电路60接收信号64和79和/或电流65和73。响应于检测到电流24小于Ith，电路60的一个实施方案可被配置为将端子或节点62连接到电流源76。然后，电流78流过二极管连接的晶体管69和70到达源76。电流78致使晶体管69-70在端子62处形成电压，这使得晶体管74和77能够变得导电。一个实施方案可包括：电流78致使端子62处的电压大于晶体管66、74、77和86的栅极-源极阈值电压。
一个实施方案可包括：启用晶体管77可连接电流源84以接收信号64或另选地偏置调整电流65。在一个实施方案中，源89也可被连接以接收信号64或电流65。例如，启用晶体管77可通过晶体管67和66的电流镜将源84或源84和89连接到电容器49的一个端子。另外，启用晶体管74可连接晶体管86-88的电流镜以接收信号79或另选地电流73。例如，启用晶体管74可将电容器75的一个端子诸如在节点91处连接到晶体管86-88的电流镜的共同的电流支路。由于输出电压15被调节并且基本上稳定，因此没有电流流过电容器49和75。因此，即使放大器80通过晶体管77和74连接到电路60，因而被配置为接收信号64和79(或电流65和73)以增加偏置电流，放大器80仍然具有偏置电流85和92-93(例如，电流的第一值85和92-93)作为放大器80的偏置电流。因此，在一个实施方案中，启用晶体管74和77来以一定配置将放大器80连接到偏置调整电路，使得放大器80可随后接收偏置控制信号并具有增加的偏置电流或第二偏置电流。在另一个实施方案中，启用晶体管74和77来以一定配置将放大器80连接到电路60，使得放大器80随后可接收信号64和79以增加偏置电流85或另选地电流85和92-93，从而增加放大器80的偏置电流。
可以假设，在时间T1，负载11发生变化，并且需要较高的电流24值。如曲线113所示，电流24的值开始增加。由于电路60尚未调整放大器80的偏置电流，因此放大器80可具有长的瞬态响应时间，使得放大器80将花费一定的时间来响应并开始改变电压15的值。这致使电压15的值减小，如曲线110所示。电压15的减小将节点38拉低至较低电压，这会将电容器49和75的一个端子拉低。施加到电容器49和75的较低电压致使电流流过电容器49和75中的每一个。
由于启用了晶体管77，因此流过电容器49的电流65形成流过晶体管66的代表性电流130。电流130被施加到电流源84和89。电流65和130可具有作为信号64的一个实施方案，该信号致使源84和89增加相应的电流85和90的值。例如，源84和89可以是可变电流源，使得信号64致使源84和89增加相应的电流85和90的值。另一个实施方案可被配置为使得电流65或另选地电流130可以是调整电流，该调整电流与电流85和90相加，从而增加电流85和90的值。曲线117示出了在时间T1至T2之间，由电流65引起的电流85和90的增加。增加的电流90值通过晶体管87-88被镜像为相应的电流92和93的对应增加。电流92-93的增加与流过电容器65的电流49成比例。增加的电流85值增加了共模电流以及晶体管81和82的各个晶体管电流。电流85的增加与电流65成比例。
由于启用了晶体管74，因此流过电容器75的电流73被在节点91处施加到电流源89，这增加了流过晶体管86和源89的电流90的值，从而增加了电流92和93的值，从而增加了放大器80的偏置电流。曲线117示出了在时间T1至T2之间，由电流73引起的电流90的增加。已经发现，与仅使用电流65或信号64相比，将电流73施加到节点91致使稳压器57更快地将电压15恢复至期望值。流向放大器80的偏置电流85和92-93的增加允许放大器80更快地增加输出端28上的信号，并且更快地致使电压15对应地增加，如曲线111和117在时间T1-T2之间所示出。本领域的技术人员将会知道，电流65和73的值可随着时间的流逝而减小，如曲线117在时间T2附近所示出。
可以假设在时间T2，电流24增加到不小于阈值(Ith)。作为响应，电路60将放大器80与偏置调整电路解耦，并将偏置电流恢复至第一值。在一个实施方案中，响应于检测到电流24的值增加到不小于阈值(Ith)，电路60将放大器80解耦，使其不接收电流65和73或不接收信号64和79。一个实施方案可包括：响应于检测到电流24的值增加到不小于阈值(Ith)，转向电路71致使电路60将放大器80解耦，使其不接收电流65和73。响应于电流24的值增加到不小于阈值(Ith)，电路71的一个实施方案禁用晶体管74和77，使得放大器80不接收电流65和73或信号64和79。例如，响应于检测到电流24不小于阈值(Ith)，电路60将开关71连接到端子或节点61，使得电流78不再流过晶体管69和70，而是流过晶体管67到达电流源76。因此，节点62处以及晶体管74和77的栅极上的电压增加到接近端子18上的电压的值，因此晶体管74和77被禁用。
在时间T2之后，电流130继续增加，因为源76现在连接到端子61。这继续增加了流向放大器80的偏置电流，这继续将输出电压15增加到期望值。
可以假设，在稍后的时间(诸如在时间T4所示)，负载11将功耗减小到某个值，使得电流24再次减小到小于阈值(Ith)。电路60以一定配置响应性地将放大器80连接到电路60或另选地连接到偏置调整电路，以接收电流65和73或另选地信号64和79。电路60可再次启用晶体管74和77来以一定配置耦接放大器80，以接收信号64和79或另选地电流65和73。由于电压15是基本上稳定的，因此没有电流流过晶体管74和77，并且放大器80保持通过电流85和92-93偏置在例如第一值。
为了有利于上文的功能，晶体管86的源极共同连接到端子18、晶体管87的源极、晶体管88的源极、晶体管66的源极、晶体管67的源极、晶体管69的源极、晶体管33的源极、以及晶体管34的源极。晶体管86的漏极共同连接到晶体管86的栅极、晶体管87的栅极、晶体管88的栅极、晶体管74的源极、以及源89的第一端子。晶体管87的漏极共同连接到晶体管81的漏极和晶体管93的源极。晶体管81的源极共同连接到晶体管82的源极和源84的第一端子。源84的第二端子连接到端子19。晶体管82的漏极共同连接到晶体管88的漏极和晶体管94的源极。晶体管81的栅极连接到Ref 26的输出端。晶体管82的栅极共同连接到电容器49的第一端子、电容器75的第一端子、以及节点38。晶体管125的漏极共同连接到晶体管127的漏极、晶体管127的栅极、以及晶体管128的栅极。晶体管127的源极连接到晶体管128的源极、以及端子19。晶体管126的漏极共同连接到晶体管128的漏极、以及晶体管31的栅极。晶体管31的源极连接到端子19。晶体管66的漏极连接到源84的控制输入端和源89的控制输入端。晶体管66的栅极共同连接到晶体管67的栅极、晶体管67的漏极、晶体管77的源极、以及端子61。晶体管77的漏极连接到电容器49的第二端子。晶体管77的栅极共同连接到晶体管74的栅极、晶体管70的漏极、端子62、以及晶体管70的栅极。晶体管74的漏极连接到电容器75的第二端子。晶体管70的源极共同连接到晶体管69的漏极、以及晶体管69的栅极。开关71的共同端子连接到源76的第一端子，源的第二端子连接到端子19。阈值电路68的输入端连接到电流传感器41的输出端，并且其输出端连接到开关71的控制输入端。
图4示意性地示出转向电路95和阈值电路103的一个实施方案的示例的一部分，该转向电路和阈值电路可具有一个实施方案，该实施方案可以是图2的相应的电路71和68的另选实施方案。电路95包括晶体管96和97的差分对，这些晶体管共同耦接到源76，该源被配置为共模电流源。晶体管96从参考电路接收参考电压(V+)。在一个实施方案中，参考电路可包括电流源99，该电流源形成电流101以流过电阻器100并形成参考电压(V+)。
阈值电路103被配置为检测电流24的值大于或小于阈值(Ith)。晶体管97从电路103的节点106接收控制信号107。电路103包括感测晶体管104，该感测晶体管与晶体管31的面积成比例，使得流过晶体管104的电流与流过晶体管31的电流36成比例。此类感测晶体管为本领域的技术人员所熟知，并且在一些实施方案中可被称为SenseFET。
只要电流24小于阈值(Ith)，流过晶体管104的电流108就会远低于来自源120的电流。在一些实施方案中，电流108可基本上为零。因此，信号107的值基本上等于参考电压(V+)。晶体管96和97形成为使得晶体管97的宽长比(W/L)大于晶体管96的宽长比(W/L)。一个实施方案可包括：晶体管97的宽长比(W/L)大于晶体管96的宽长比(W/L)的10倍。因此，晶体管97通过晶体管69和70传导大部分电流78。一个实施方案可包括：晶体管97传导基本上百分之九十五或更多的电流78。因此，几乎没有电流流过晶体管67。因此，端子61处的电压接近端子18处的电压。相反，当电流24大于阈值(Ith)时，电流108增加，这致使信号106减小到小于参考电压(V+)的值。这致使晶体管96通过晶体管67传导电流78。因此，端子62处的电压接近端子18上的电压。
为了有利于本文描述的功能，电路95包括电流源99，该电流源的第一端子连接到端子18，且第二端子共同连接到晶体管96的栅极和电阻器100的第一端子。电阻器100的第二端子共同连接到端子19和源76的第一端子。源76的第二端子共同连接到晶体管96的源极和晶体管97的源极。晶体管96的漏极共同连接到节点61、晶体管67的漏极、以及晶体管67的栅极。晶体管97的漏极共同连接到节点62、晶体管70的漏极、以及晶体管70的栅极。晶体管97的栅极共同连接到节点106、晶体管104的漏极、电阻器121的第一端子、以及源120的第一端子。源120的第二端子连接到端子18。晶体管104的栅极共同连接到晶体管31的栅极。晶体管104的源极连接到晶体管31的源极。
图5示出形成在半导体管芯134上的半导体器件或集成电路133的实施方案的一部分的放大平面图。在一个实施方案中，稳压器16或57中的任一个可形成在管芯134上。为了简化附图，管芯134还可包括图5中未示出的其他电路。可通过为本领域的技术人员所熟知的半导体制造技术将集成电路133形成在管芯134上。
根据所有前述内容，本领域的技术人员将会知道，稳压器的实施方案的示例可被配置为模拟低压差稳压器，该模拟低压差稳压器可包括：
稳压器，该稳压器被配置用于向负载提供负载电流(诸如电流24或37)并形成具有期望值的输出电压；
误差放大器(诸如放大器27或80)，该误差放大器被配置为接收基准电压并形成基本上表示基准电压的具有期望值的输出电压；
误差放大器的差分对(诸如晶体管81和82)，该差分对被配置为传导第一值的第一偏置电流(诸如一个或多个电流85或电流90)；以及
偏置控制电路(诸如电路42或电路60)，该偏置控制电路被配置为形成调整电流(诸如电流65或73)并使用调整电流来控制误差放大器以响应于输出电压减小到小于期望值而将第一偏置电流从第一值增加到第二值(通过添加电流65或73而得到的电流形式)，其中负载电流在输出电压减小之前小于阈值，偏置控制电路被配置为响应于输出电压基本上恢复到期望值而减小调整电流。
在一个实施方案中，偏置控制电路可在负载电流增加到大于阈值之后减小调整电流。
偏置控制电路的一个实施方案可包括转向电路(例如，电路47或电路71或电路95)，该转向电路耦接误差放大器以响应于负载电流的值小于阈值而接收控制电流，并且响应于负载电流增加到大于阈值而将误差放大器与控制电流解耦。
误差放大器的一个实施方案可包括可变电流源(例如，电流源84或89或晶体管86-88的电流源)，该可变电流源传导第一偏置电流，并且其中偏置控制电路控制可变电流源以将第一值变为第二值。
稳压器可具有一个实施方案，其中偏置控制电路包括电容器(例如，电容器49或电容器75)，该电容器被配置为响应于输出电压减小而形成控制电流(例如，电流65或73)，其中偏置控制电路选择性地耦接误差放大器(诸如通过开关71和/或晶体管74和77进行控制)，以接收控制电流来将第一值变为第二值。
偏置控制电路的一个实施方案可被配置为响应于负载电流基本上大于阈值来将误差放大器与控制电流解耦(例如，通过开关71或电路95)。
偏置控制电路的一个实施方案可包括第一电容器(例如，电容器49或75)，该第一电容器被耦接以接收输出电压并且被配置为响应于输出电压减小而形成第一控制电流(例如，电流65或73)。
偏置控制电路被配置为将第一控制电流(例如，电流64)耦接到第一可变电流源(例如，源84)，该第一可变电流源共同耦接到差分对的两个晶体管。
偏置控制电路可具有一个实施方案，该实施方案包括第二电容器(例如，电容器75)，该第二电容器被耦接以接收输出电压并且被配置为响应于输出电压减小而形成第二控制电流(例如，电流73)。
稳压器可具有一个实施方案，其中偏置控制电路被配置为耦接误差放大器的第二可变电流源(诸如晶体管86-88的电流源)以接收第二控制电流(例如，电流73)，其中第二可变电流源向差分对的第一晶体管提供第二偏置电流(例如，将电流92增加电流73)，并且向差分对的第二晶体管提供第三偏置电流(例如，将电流93增加电流73)，其中第二偏置电流基本上等于第三偏置电流。
一个实施方案可包括：偏置控制电路可包括转向电路(例如，电路71或电路95)，以将来自偏置控制电路的控制电流选择性地耦接到误差放大器，以将第一值增加到第二值。
在一个实施方案中，偏置控制电路可包括：第一电容器(例如，电容器49)，该第一电容器被耦接以接收输出电压；第一晶体管(例如，晶体管77)，该第一晶体管被配置为将来自第一电容器的第一控制电流(例如，电流65)耦接到第一可变电流源(例如，源84)的控制端子，第一可变电流源共同耦接到差分对的第二晶体管(例如，晶体管82)和第三晶体管(例如，晶体管81)，以传导第一偏置电流(例如，电流85)。
一个实施方案还可包括：第二电容器(例如，电容器75)，该第二电容器被耦接以接收输出电压；第四晶体管(例如，晶体管74)，该第四晶体管被配置为将来自第二电容器的第二控制电流(例如，电流73)耦接到第二可变电流源(例如，晶体管86-88的电流源)的控制端子，第二可变电流源的第一输出端耦接到第二晶体管且第二输出端耦接到第三晶体管。
本领域技术人员还将会知道，一种形成低压差稳压器的方法的示例可包括：
将输出端(例如，输出端21或输出端28)配置用于形成输出电压和输出电流以提供给负载；
将误差放大器(例如，放大器27或80)配置为接收参考电压并形成具有期望值的输出电压；
将低压差稳压器配置为响应于输出电流的值小于阈值而将误差放大器选择性地耦接到偏置调整电路，其中偏置调整电路随后将调整信号形成为具有响应于输出电压减小到小于期望值而使误差放大器的偏置电流从第一值增加到第二值的值；以及
将偏置调整电路配置为随后响应于输出电流增加到不小于阈值而将误差放大器解耦，使其不接收调整信号。
该方法还可包括将误差放大器的差分对配置为传导第一值的偏置电流。
一个实施方案可包括将误差放大器的可变电流源配置为形成偏置电流。
该方法还可具有一个实施方案，该实施方案包括将偏置调整电路配置为响应于在输出电流大于阈值之后输出电压的变化不改变第一值。
另一个实施方案可包括将偏置调整电路配置为：响应于输出电压减小而将控制电流形成为流过电容器的电流；以及将控制电流耦接到误差放大器的电流源以将第一值变为第二值。
本领域技术人员还将会知道，一种形成低压差稳压器的方法的示例可包括：
将低压差稳压器的误差放大器(例如，放大器27或80)配置为接收参考电压并形成具有期望值的输出电压并形成输出电流；
将偏置控制电路配置为响应于输出电压减小到小于期望值而将误差放大器的偏置电流选择性地从第一值增加到第二值；以及
将偏置控制电路配置为随后响应于输出电流增加到不小于阈值而将误差放大器解耦，使其不接收控制电流。
该方法还可具有一个实施方案，该实施方案可包括将偏置控制电路配置为响应于输出电流减小到小于阈值而选择性地耦接误差放大器以接收控制电流。
本领域的技术人员将会知道，一种被配置为模拟低压差稳压器的稳压器可包括：
稳压器，该稳压器被配置用于向负载提供负载电流并形成具有期望值的输出电压；
误差放大器，该误差放大器被配置为接收参考电压并形成基本上表示参考电压的具有期望值的输出电压；
误差放大器的差分对，该差分对被配置为传导第一值的第一偏置电流；和
偏置控制电路，该偏置控制电路被配置为形成调整电流并使用调整电流来控制误差放大器以响应于输出电压减小到小于期望值而将第一偏置电流从第一值增加到第二值，其中负载电流在输出电压减小之前小于阈值，偏置控制电路被配置为响应于输出电压基本上恢复至期望值而减小调整电流。
一个实施方案可包括：偏置控制电路在负载电流增加到大于阈值之后减小调整电流。
在一个实施方案中，偏置控制电路可包括转向电路，该转向电路耦接误差放大器以响应于负载电流的值小于阈值而接收控制电流，并且响应于负载电流增加到大于阈值而将误差放大器与控制电流解耦。
偏置控制电路的一个实施方案可包括第一电容器，该第一电容器被耦接以接收输出电压并且被配置为：响应于输出电压减小而形成第一控制电流；以及将第一控制电流耦接到第一可变电流源，该第一可变电流源共同耦接到差分对的两个晶体管。
在一个实施方案中，偏置控制电路可包括第二电容器，该第二电容器被耦接以接收输出电压并且被配置为响应于输出电压减小而形成第二控制电流。
另一个实施方案可包括：第一电容器，该第一电容器被耦接以接收输出电压；第一晶体管，该第一晶体管被配置为将来自第一电容器的第一控制电流耦接到第一可变电流源的控制端子，第一可变电流源共同耦接到差分对的第二晶体管和第三晶体管以传导第一偏置电流。
本领域的技术人员将会知道，一种低压差稳压器可包括：
输出端，该输出端用于形成输出电压和输出电流以提供给负载；
误差放大器，该误差放大器被配置为接收参考电压并形成具有期望值的输出电压；
电路，该电路用于响应于输出电流的值小于阈值而将误差放大器选择性地耦接到偏置调整电路，其中偏置调整电路随后形成调整信号以具有响应于输出电压减小到小于期望值而使误差放大器的偏置电流从第一值增加到第二值的值；和
偏置调整电路，该偏置调整电路被配置为随后响应于输出电流增加到不小于阈值而将误差放大器解耦，使其不接收调整信号。
一个实施方案可包括：偏置调整电路响应于输出电压减小而将控制电流形成为流过电容器的电流；以及将控制电流耦接到误差放大器的电流源，以将第一值变为第二值。
本领域的技术人员应当理解，一种低压差稳压器可包括：
误差放大器，该误差放大器用于接收参考电压并形成具有期望值的输出电压并形成输出电流；和
偏置控制电路，该偏置控制电路被配置为响应于输出电压减小到小于期望值而将误差放大器的偏置电流从第一值选择性地增加到第二值，其中偏置控制电路随后响应于输出电流增加到不小于阈值而将误差放大器解耦，使其不接收控制信号。
一个实施方案可包括：偏置控制电路响应于输出电流减小到小于阈值而选择性地耦接误差放大器以接收控制电流。
鉴于上述全部内容，很明显公开了一种新颖的器件和方法。除其他特征外，还包括形成LDO稳压器，以响应于输出电压的减小而增加流向LDO稳压器的误差放大器的偏置电流，并且响应于输出电流增加到大于阈值而将误差放大器解耦，使其不接收增加的偏置电流。
虽然通过特定优选的实施方案和示例性实施方案描述了本说明书的主题，但本说明书的前述附图和描述仅仅描绘了主题的实施方案的典型和非限制性示例，因此并不将前述附图和描述视为限制其范围，对本领域技术人员而言，许多备选方案和变型都将是显而易见的。如本领域技术人员将会知道，稳压器16和57的示例性形式被用作媒介物来说明检测电流电平的操作方法以及如何暂时增加偏置电流。本领域的技术人员将会知道，除了别的以外，还可使用其他详细电路配置来形成本文所述的电流传感器和转向电路。
如下文的诸项权利要求所反映，本发明的各方面具有的特征可少于前文公开的单个实施方案的所有特征。所以，下文表述的诸项权利要求特此明确地并入具体实施方式中，且每项权利要求本身都代表本发明的独立实施方案。此外，尽管本文描述的一些实施方案包含其他实施方案中包含的一些特征，却未包含其中包含的其他特征，但本领域技术人员应当理解，不同实施方案的特征的组合意在属于本发明的范围，而且意在形成不同的实施方案。

Claims (10)

1.一种被配置为模拟低压差稳压器的稳压器，包括：
所述稳压器，所述稳压器被配置用于向负载提供负载电流并形成具有期望值的输出电压；
误差放大器，所述误差放大器被配置为接收参考电压并形成基本上表示所述参考电压的具有所述期望值的所述输出电压；
所述误差放大器的差分对，所述差分对被配置为传导第一值的第一偏置电流；和
偏置控制电路，所述偏置控制电路被配置为形成调整电流并使用所述调整电流来控制所述误差放大器以响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而将所述第一偏置电流从所述第一值增加到第二值，其中所述负载电流在所述输出电压减小之前小于阈值，所述偏置控制电路被配置为响应于所述输出电压基本上恢复至所述期望值而减小所述调整电流。
2.根据权利要求1所述的稳压器，其中所述偏置控制电路包括转向电路，所述转向电路耦接所述误差放大器以响应于所述负载电流的值小于所述阈值而接收控制电流，并且响应于所述负载电流增加到大于所述阈值而将所述误差放大器与所述控制电流解耦。
3.根据权利要求1所述的稳压器，其中所述偏置控制电路包括电容器，所述电容器被配置为响应于所述输出电压减小而形成控制电流，其中所述偏置控制电路选择性地耦接所述误差放大器以接收所述控制电流来将所述第一值变为所述第二值。
4.根据权利要求1所述的稳压器，其中所述偏置控制电路包括第一电容器，所述第一电容器被耦接以接收所述输出电压并且被配置为响应于所述输出电压减小而形成第一控制电流，并且
其中所述偏置控制电路被配置为将所述第一控制电流耦接到第一可变电流源，所述第一可变电流源共同耦接到所述差分对的两个晶体管。
5.根据权利要求4所述的稳压器，其中所述偏置控制电路包括第二电容器，所述第二电容器被耦接以接收所述输出电压并且被配置为响应于所述输出电压减小而形成第二控制电流。
6.根据权利要求5所述的稳压器，其中所述偏置控制电路被配置为耦接所述误差放大器的第二可变电流源以接收所述第二控制电流，其中所述第二可变电流源向所述差分对的第一晶体管提供第二偏置电流，并且向所述差分对的第二晶体管提供第三偏置电流，其中所述第二偏置电流基本上等于所述第三偏置电流。
7.一种形成低压差稳压器的方法，包括：
将输出端配置用于形成输出电压和输出电流以提供给负载；
将误差放大器配置为接收参考电压并形成具有期望值的所述输出电压；
将所述低压差稳压器配置为响应于所述输出电流的值小于阈值而将所述误差放大器选择性地耦接到偏置调整电路，其中所述偏置调整电路随后将调整信号形成为具有响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而使所述误差放大器的偏置电流从第一值增加到第二值的值；以及
将所述偏置调整电路配置为响应于所述输出电流增加到不小于所述阈值而随后将所述误差放大器解耦，使其不接收所述调整信号。
8.根据权利要求7所述的方法，包括将所述偏置调整电路配置为响应于在所述输出电流大于所述阈值之后输出电压的变化不改变所述第一值。
9.根据权利要求7所述的方法，包括将所述偏置调整电路配置为：响应于所述输出电压减小而将控制电流形成为流过电容器的电流；以及将所述控制电流耦接到所述误差放大器的电流源以将所述第一值变为所述第二值。
10.一种形成低压差稳压器的方法，包括：
将所述低压差稳压器的误差放大器配置为接收参考电压并形成具有期望值的输出电压并形成输出电流；
将偏置控制电路配置为响应于所述输出电压减小到小于所述期望值而将所述误差放大器的偏置电流选择性地从第一值增加到第二值；以及
将所述偏置控制电路配置为随后响应于所述输出电流增加到不小于阈值而将所述误差放大器解耦，使其不接收控制电流。
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