CN112698681A - 电压调节器 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及电压调节器。一种设备，包括：电流源、第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管连接在第一供电轨和输出端子之间，第二晶体管连接在输出端子和电流源的第一端子之间的第二晶体管，其中电流源的第二端子连接到第二供电轨。可变增益放大器电路通过将电位施加到第一晶体管的控制端子来响应电流源的第一端子处的电位。放大器电路的增益由输出端子处的电位确定。

Description

电压调节器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10月23日提交的法国专利申请号1911832的优先权，其内容在法律上允许的最大范围内通过引用以其整体并入于此。
技术领域
本公开总体上涉及电子系统和电路，特别地涉及电压调节器，并且更特别地涉及低压降(LDO)调节器。
背景技术
LDO调节器被用在电子系统中，以向这些电子系统的各种元件(存储器、处理电路等)递送电源电位。这种LDO调节器被配置为从电源递送恒定的电源电位(DC)，电源电位的值由设定点信号确定。
然而，由这种调节器递送的电源电位的值可能变化并且偏离其设定点值。在由调节器供电的一个或多个元件或负载汲取的电流变化期间，尤其如此，这种现象在本领域中目前被称为负载瞬变。在由电源递送给这种调节器的电源电压变化期间，也是如此，这种现象在本领域中目前被称为线路瞬变。
在本领域中需要一种电压调节器，该电压调节器可以递送恒定的电源电位，其值从设定点值偏差尽可能小。特别地，需要一种电压调节器，该电压调节器能够在负载或线路瞬变之后，尽可能快地将其递送的电源电位的值带回到设定点值。
发明内容
本文的实施例克服了已知的电压调节器(特别地，已知的LDO调节器)的缺点中的全部缺点或部分缺点。
根据第一方面，一个实施例提供一种设备，包括：第一晶体管，连接在第一节点和设备的输出端子之间，输出端子耦合到施加第一电位的第一轨；第一电流源，连接在第一节点和施加第二电位的第二轨之间；以及第一电路，包括：第二电流源，连接在第二轨和第二节点之间；运算放大器，具有被配置为接收电位设定点的非反相输入；以及第二晶体管，连接在第二节点和运算放大器的反相输入之间，反相输入耦合到第一轨，第二晶体管的控制端子连接到运算放大器的输出，并且连接到第一晶体管的控制端子。
根据一个实施例，在稳定状态中：流过第一晶体管的电流确定第一晶体管的控制端子和输出端子之间的第一电压；并且流过第二晶体管的电流确定第二晶体管的控制端子和运算放大器的反相输入之间的第二电压，配置第一电路，以使第一电压和第二电压相等。
根据一个实施例，第一和第二晶体管相同，配置该设备，使得在稳定状态中，相同的电流流过第一和第二晶体管。
根据一个实施例，该设备在第二节点和第二晶体管的控制端子之间不包括直接电连接。
根据一个实施例，在稳定状态中，第一电路被配置为在第二节点上施加等于在第一节点上的电位的电位。
根据一个实施例，第一电路还包括：第三电流源，连接在所述第一轨和运算放大器的反相输入之间；以及第三晶体管和电阻性元件(优选地，第四二极管连接的晶体管)，串联连接在第二节点和第一轨之间，第三晶体管的控制端子被配置为接收偏置电位，并且第三晶体管的导电端子晶体管连接到第二节点。
根据一个实施例，在稳定状态中，第二电流源、第三电流源以及由第三晶体管的控制端子接收的偏置电位确定第二节点的电位。
根据一个实施例，该设备还包括：第五晶体管，连接在输出端子和第一轨之间；以及放大器电路，被配置为：基于第一节点的电位来控制第五晶体管。
根据一个实施例，放大器电路的增益由输出端子上的电位确定。
根据一个实施例，在稳定状态中，配置放大器电路和第一电路，以使第二节点和第一节点处于相同电位。
根据一个实施例，放大器电路包括：第四电流源，连接在第五晶体管的控制端子和第一轨之间；以及第六晶体管，连接在第一节点和第五晶体管的控制端子之间，第六晶体管的控制端子被配置为接收偏置电位。
根据一个实施例，在稳定状态中，第一电流源、第四电流源以及由第六晶体管的控制端子接收的偏置电位确定第一节点的电位。
根据一个实施例，由第四电流源递送的电流具有由输出端子的电位确定的值。
根据一个实施例，所描述的设备形成电压调节器。
根据第一方面，另一个实施例提供了一种电子系统，其包括诸如所描述的设备，优选地，其中所述设备由单个集成电路实施，并且优选地，其中设备不包括连接在输出端子和第二轨之间的电容器。
根据第二方面，一个实施例提供一种设备，包括：第一晶体管，连接在施加第一电位的轨与设备的输出端子之间；第二晶体管，连接在输出端子和第一电流源的第一端子之间，第一电流源的第二端子连接到施加第二电位的轨；以及可变增益放大器电路，被配置为：基于在第一电流源的第一端子上可用的电位，将电位递送到第一晶体管的控制端子，放大器电路的增益由输出端子上的电位确定。
根据一个实施例，可变增益放大器电路包括：第三晶体管，连接在第一电流源的第一端子和第一晶体管的控制端子之间；以及第二可变电流源，连接在施加第一电位的轨和第一晶体管的控制端子之间，第二电流源被配置为递送可变电流，该可变电流具有其取决于输出端子上的电位的值。
根据一个实施例，第三晶体管的控制端子连接到施加偏置电位的节点。
根据一个实施例，该设备还包括第一电路，第一电路被配置为将控制信号递送到第二电流源，并且被配置为：基于输出端子上的电位来确定第二电流源的控制信号。
根据一个实施例，第一电路包括：第四晶体管，与第五晶体管成电流镜；第六晶体管，连接到输出端子并且与第五晶体管串联，第六晶体管的控制端子连接到第二晶体管的控制端子；以及第七晶体管，与第四晶体管串联连接在施加第一电位的轨和施加第二电位的轨之间。
根据一个实施例，第二电流源包括第八晶体管，第八晶体管与第七晶体管成电流镜。
根据一个实施例，该设备还包括第二电路，第二电路被配置为将控制信号递送到第二晶体管。
根据一个实施例，第二电路被配置为：基于输出端子上的电位的设定点值，来确定第二晶体管的控制信号。
根据一个实施例，第二电路包括：运算放大器，具有被配置为接收表示所述设定点值的电位的第一输入；以及第九晶体管，具有经由第三电流源耦合到施加第二电位的轨的第一导电端子，具有连接到运算放大器的第二输入的第二导电端子，并且具有被配置为递送第二晶体管的控制信号的控制端子。
根据一个实施例，第二电路还包括第十晶体管，第十晶体管具有连接到第九晶体管的第二导电端子的第一导电端子，具有连接到施加第一电位的轨的第二导电端子，并且具有其连接到运算放大器的输出的控制端子。
根据一个实施例，第九晶体管的控制端子和第九晶体管的第一导电端子互连，运算放大器的第一输入是反相输入。
根据一个实施例，第二电路还包括：第四电流源，连接在第九晶体管的第二导电端子和施加第一电位的轨之间；以及第十晶体管和电阻性元件(优选地，第十一二极管连接的晶体管)，串联连接在第九晶体管的第一导电端子和施加第一电位的轨之间，第十晶体管的控制端子被配置为接收偏置电位，并且优选地连接到第三晶体管的控制端子，并且第十晶体管的导电端子连接到第九晶体管的第一导电端子。
根据一个实施例，第二电路被配置为在第一电流源的第一端子上和第九晶体管的第一导电端子上施加相同的电位。
根据一个实施例，该设备形成电压调节器。
另一个实施例提供了一种电子系统，其包括诸如所描述的设备，优选地，其中所述设备由单个集成电路实施，并且优选地，其中该设备不包括连接在输出端子和施加第二电位的轨之间的电容器。
附图说明
将在下面结合附图对具体实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，其中：
图1示出了电压调节器的一个实施例；
图2示出了图1的电压调节器的一个特定实施例；
图3示出了图1的电压调节器的另一个特定实施例；以及
图4示出了图1的电压调节器的又一个特定实施例。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的元件用相同的附图标记指定。特别地，不同实施例共有的结构和/或功能元件可以用相同的附图标记指定并且可以具有相同的结构、尺寸和材料性质。
为了清楚起见，仅示出和详细描述了对于理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。特别地，没有详细描述可以提供电压调节器(特别地LDO调节器)的各种电子系统，所描述的实施例与包括电压调节器(特别地，LDO调节器)的常规电子系统兼容。
贯穿本公开，术语“连接”用于指定电路元件之间的直接电连接，除了导体之外没有中间元件，而术语“耦合”用于指定电路元件之间的电连接，该电连接可以是直接的或者可以是经由一个或多个中间元件。
在下面的描述中，当提及限定绝对位置(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置(诸如，术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)的术语时，或者当提及限定方向(诸如，术语“水平”、“垂直”等)的术语时，除非另外指定，否则它指的是附图的定向。
术语“大约”、“近似”、“基本上”和“约”在本文中用于指定所讨论的值的正负10％，优选正负5％的公差。
图1图示了电压调节器1的一个实施例，并且更具体地，LDO调节器。
调节器1连接在电源轨或节点或线100(旨在接收第一电位或电源电位Vcc)和电源轨102(旨在接收第二电位或基准电位(通常，接地GND))之间。在操作中，调节器1由电位Vcc(例如，以接地GND为基准的正电位)供电。
调节器1包括输入端子104。端子104被配置为接收信号VREF，例如，以地GND为基准的电位，信号VREF表示由调节器1在其输出端子106上递送的电位Vout的设定点值。负载(未示出)连接到端子106以利用电位Vout供电。可以通过在端子106和轨102之间并联连接的电阻器和电容器来对负载建模。
调节器1包括MOS晶体管108，优选地PMOS晶体管。调节器1包括MOS晶体管110，优选地PMOS晶体管。调节器1包括电流源112。电流源112被配置为递送恒定电流I112。
晶体管108和110与电流源112串联连接在轨100和轨102之间。晶体管108连接到轨100，电流源112连接到轨102，并且晶体管110连接在晶体管108和电流源112之间。
更具体地，在所示的示例中，晶体管108具有连接到轨100的第一导电端子(在本示例中其源极)，并且具有连接到端子106的第二导电端子(在本示例中其漏极)。晶体管110具有连接到输出端子106的第一导电端子(在本示例中其源极)，并且具有连接到电流源112的端子的第二导电端子(在本示例中其漏极)，电流源112的其他端子连接到轨102。
晶体管110的控制端子(这里，其栅极)接收表示电位Vout的设定点值的信号或电位cmd2。晶体管110由电位cmd2控制，使得电位Vout在稳定状态中处于其设定点值，即，例如，在由连接到端子106的负载汲取的电流不存在变化并且轨100和轨102上的电位不存在变化的情况下。
调节器1还包括MOS晶体管114(优选NMOS晶体管)和电流源116。
晶体管114具有：第一导电端子(在本示例中其源极)，连接到电流源112和晶体管110之间的连接的节点128；第二导电端子(在本示例中其漏极)，连接到控制端子(这里，晶体管108的栅极)；以及控制端子(这里，其栅极)连接到施加偏置电位VBIAS的节点118。
电流源116连接在晶体管108的栅极(并且因此晶体管114的漏极)和供电轨100之间。
根据一个实施例，电流源116是可控的。换句话说，电流源116是可变电流源，其被配置为递送电流I116，电流I116具有取决于其接收的控制信号cmd1的值。在实施例中，电流源116被配置为递送电流I116，电流I116具有取决于电位Vout的值。优选地，电流源116被配置为递送电流I116，当电位Vout相对于其设定点值减小时，其值减小；当电位Vout相对于其设定点值增大时，其值增大。
调节器1还包括电路120，电路120被配置为将信号cmd1递送到电流源116。电路120连接到轨100和轨102以利用电位Vcc供电。电路120包括输入端子121，输入端子121连接到输出端子106以接收电位Vout，并且包括输出端子122，输出端子122被配置为递送信号cmd1。电路120被配置为：从电位Vout确定信号cmd1，并且优选地从表示电位Vout的设定点值的信号(例如，信号cmd2)来确定信号cmd1。优选地，电路120被配置为控制电流源116，使得当电位Vout相对于其设定点值减小时，电流I116的值减小，并且当电位Vout相对于其设定点值增大时，电流I116的值增大。优选地，尽管图1中未示出，但是电路120包括被配置为接收表示电位Vout的设定点值的信号(例如信号cmd2)的输入端子。
调节器1包括电路124。电路124连接到轨100和轨102，以利用电位Vcc供电。电路124包括输入端子125，输入端子125连接到端子104以接收电位VREF，并且包括输出端子126，输出端子126连接到晶体管110的控制端子(这里，栅极)。电路124被配置为将电位cmd2递送到晶体管110的栅极上，以使电位Vout处于稳定状态中的设定点值。
现在将描述在图1的调节器的瞬变状态中的操作，作为示例，考虑负载瞬变的情况，该负载瞬变对应于由连接到端子106的负载汲取的电流的增大、电位Vout的值相对于其设定点值减小的足够高和/或突然。
电位Vout的减小对应于晶体管110的源极上的电位的减小。由于晶体管110的栅极上的电位cmd2恒定，因此这引起晶体管110的栅极-源极电压的减小。由于电流I112恒定，因此这引起节点128(晶体管114的源极)上的电位V1的减小，并且因此引起晶体管114的栅极-源极电压的增大。
首先考虑电流源116递送恒定电流I116。因此，晶体管114的栅极-源极电压的增大引起晶体管114的漏极上的电位V2的对应减小，并且因此引起被递送到晶体管108的栅极的电位V2的对应减小。换句话说，电流源116和晶体管114充当非反相放大器电路，其接收电位V1作为输入并且输出电位V2。电位V2的减小引起晶体管108的栅极-源极电压的增大，并且因此引起电位Vout的增大，这抵消了由于从端子106汲取的电流的增大导致的电位Vout的减小。
由电位VBIAS偏置的电流源116和晶体管114的提供使得能够确定晶体管110保持饱和，特别是当电位Vcc的值与电位Vout的值相对远离时。实际上，电位V1可以被设置成相对较低的值，如果节点128已经直接连接到晶体管108的栅极，则情况不会如此。
然而，如果电流源116有效地递送恒定电流I116，则调节器1将遭受的缺点是，晶体管108的栅极的放电将受由电流源116递送的电流I116的限制。结果，在从端子106汲取的电流增大之后，电位Vout可以以其增大以恢复其设定点值的斜率将受到限制。
在上述调节器1的实施例中，当电位Vout减小时，电流I116减小。这使得能够加速晶体管108的栅极的放电，并且因此在从端子106汲取的电流增大之后，增大电位Vout以其增大到其设定点值的斜率。因此，在调节器1中，电流源116和晶体管114充当非反相放大器电路，其接收电位V1作为输入并且输出电位V2，其增益可变或由电位Vout的值控制和确定。
尽管上文已经作为示例描述了当电位Vout由于从端子106汲取的电流的增大而减小时，调节器1在瞬变状态中的操作，但是，由此推断当电位Vout由于从端子106汲取的电流的减少而增大时，调节器1在瞬变状态中的操作，将在本领域技术人员的能力内。特别地，在后一种情况下，当源116递送具有取决于电位Vout的值的电流时，相对于电流I116恒定的情况，由于电位Vout的增大导致的电流I116的增大使得能够对晶体管108的栅极更快地充电，并且因此使得能够增大电位以其减小以恢复其设定点值的斜率。
为了减小由连接到端子106的负载汲取的电流的变化引起的电位Vout的变化的幅度，原本可以设计成提供具有较大的值(例如，大于或等于100nF的电容，或甚至大于或等于1μF)的附加电容器，附加电容器连接在端子106和轨102之间以用作滤波器。然而，在调节器1将由单个集成电路，即由单个集成电路芯片形成或实施，并且该集成电路将被组装在更大的电子系统中的情况下，这种附加电容器将被然后在调节器的集成电路的外部。然后，通过观察跨外部电容器的电位Vout的变化以及调节器1的输出端子106上的电流的变化(可能地，通过修改电位Vcc的值来调节调节器1的电压)，恶意的人或黑客将能够获得与由调节器1供电的电子系统的元件有关的信息。在电子系统实施安全或关键功能的情况下，例如在电子系统被用在交通工具中，例如以实施对于交通工具的正常操作至关重要的计算功能的情况下，这是不期望的。
图1的调节器1使得能够避免使用诸如如上所述的外部电容器，并且因此特别地适于关键或安全电子系统的功率元件。
在上述调节器1中，仍然可以提供低值(例如，小于或等于100nF，或甚至小于或等于10nF的电容)的电容器，以连接在端子106和轨102之间，这特别是因为这种电容器可以与调节器1形成在相同集成电路中，并且因此，恶意的人不能访问该电容器。
然而，优选地，调节器1不包括连接在端子106和轨102之间的电容器，即便是较小值的电容器，当由单个集成电路实施调节器1时，其提供了更紧凑的集成电路。
应当注意，例如，在包含调节器的电子系统不实施关键或安全功能的情况下，调节器1可以与连接在端子106和轨102之间的滤波电容器一起使用，例如与外部滤波电容器一起使用。
现在将结合图2至图4描述电路120和124的特定实施例。
图2示出了图1的电压调节器的一个特定实施例。更精确地，图2以更详细的方式图示了图1的调节器1的电路120的一个实施例，在图2中，电路120由虚线界定。
电路120包括MOS晶体管200(优选地NMOS晶体管)，MOS晶体管200以电流镜配置与MOS晶体管202(优选地NMOS晶体管)连接。换句话说，晶体管200和202的控制端子(这里，它们的栅极)互连，并且晶体管202的导电端子(这里，其漏极)连接到其控制端子。晶体管202的其他导电端子(这里，其源极)连接到轨102，晶体管200的对应导电端子(这里，其源极)也连接到轨102。
电路120还包括连接在输出端子106和晶体管202之间的MOS晶体管204，优选地PMOS晶体管。换句话说，晶体管204与晶体管202串联连接在端子106和轨102之间。再换句话说，晶体管204的导电端子(这里，其源极)连接到输出端子106，并且晶体管204的另一个导电端子(这里，其漏极)连接到晶体管202的漏极。
晶体管204的控制端子(这里，其栅极)连接到电路120的输入端子206，输入端子206被配置为接收表示电位Vout的设定点值的信号，在本示例中为信号cmd2。换句话说，在本示例中，晶体管204的栅极连接到晶体管110的栅极。
电路120包括MOS晶体管208，优选地PMOS晶体管。晶体管208与晶体管200串联连接在轨100和轨102之间。更特别地，晶体管208的导电端子(这里，其漏极)连接到晶体管200的漏极，并且晶体管208的另一个导电端子连接到轨100。
在调节器1的该实施例中，电流源116包括MOS晶体管T116，优选地PMOS晶体管，电流源116优选地由晶体管T116形成。晶体管T116然后连接在轨100和晶体管108的栅极之间，并且具有其连接到晶体管208的栅极的栅极。换句话说，晶体管T116具有连接到轨100的第一导电端子(这里，其源极)，并且具有第二导电端子(这里，其漏极)，该第二导电端子连接到晶体管108的栅极，并且因此连接到晶体管114的漏极。此外，晶体管T116与晶体管208以电流镜配置连接，然后晶体管208具有其连接到其栅极的漏极。因此，晶体管208的栅极形成电路120的输出端子122，并且电位cmd1在晶体管208的栅极上可用。
电路120在瞬变状态中操作如下。这里，考虑瞬变状态对应于电位Vout由于从端子106汲取的电流的增大而相对于其设定点值减小的情况，作为示例。使上述操作适用于电位Vout由于从端子106汲取的电流的减小而相对于其设定点值增大的情况在本领域技术人员的能力内。
在电位Vout相对于其设定点值减小期间，这里与晶体管110具有相同栅极-源极电压的晶体管204的行为类似于晶体管110。因此，电位Vout的减小引起晶体管200和202的栅极上的电位的减小，并且因此引起其栅极-源极电压的减小。晶体管200的栅极-源极电压的减小引起电位cmd1的增大。结果，由源116递送的电流I116减小，相对于电流I116本来是恒定的情况，这使得能够加速晶体管108的栅极的放电。
图3示出了图1的电压调节器的另一个特定实施例。更精确地，图3以更详细的方式图示了图1的调节器1的电路124的一个实施例，在图3中，电路124由虚线界定。
电路124包括运算放大器300，运算放大器300具有第一输入(在本实施例中，反相输入(-))，第一输入被配置为接收表示电位Vout的设定点值的信号或电位(在本示例中，电位VREF)，该信号或电位被递送到电路124的输入端子125。换句话说，放大器300的第一输入连接到端子125。
电路124包括MOS晶体管302，优选地PMOS晶体管。在本示例中，晶体管302的导电端子(其漏极)经由电流源304耦合到轨102。换句话说，晶体管302的漏极连接到电流源304的端子，电流源304的其他端子连接到轨102。晶体管302的另一个导电端子连接到放大器300的第二输入，在该实施例中，即非反相输入(+)。晶体管302的控制端子(这里，其栅极)被配置为递送信号cmd2。换句话说，晶体管302的栅极连接到电路124的输出端子126，并且因此连接到晶体管110的栅极。
在该实施例中，晶体管302的栅极连接到被布置在晶体管302的电流源304一侧上的导电端子，在这里，即晶体管302的漏极。
在该实施例中，电路124包括MOS晶体管306，优选地PMOS晶体管。晶体管306与晶体管302和源304串联连接在轨100和轨102之间，晶体管306连接到轨100。更特别地，晶体管306的导电端子(在本示例中，其源极)连接到轨100，晶体管306的其他导电端子(在本示例中，其漏极)连接到放大器300的非反相输入，并且连接到晶体管302，这里连接到晶体管302的源极。晶体管306的控制端子连接到放大器300的输出。
为了说明电路124的操作，考虑以下情况作为示例：晶体管302和晶体管110相同，或者换句话说，具有相同的沟道宽度W和相同的沟道长度L；源304被配置为：在稳定状态中，递送与流过晶体管110的电流的值相同的电流I304；并且电位Vout的设定点值等于电位VREF的值。
放大器300经由其控制的晶体管306，在其非反相输入上施加等于在其反相输入上接收的电位VREF的电位。换句话说，放大器300和晶体管306在晶体管302和306之间的连接的节点308上施加电位VREF，并且因此在晶体管302的源极上施加电位VREF。晶体管110和302具有相同的栅极电位并且传导相同的电流，即具有相同值的电流，因此它们具有相同的源极电位，即电位VREF。晶体管110的源极连接到端子106，于是电位Vout等于电位VREF。
图3的实施例与图2的实施例兼容。换句话说，可以提供调节器1，调节器1包括诸如结合图2描述的电路120和诸如结合图3描述的电路124。
图4示出了图1的电压调节器的又一个特定实施例。更精确地，图4以更详细的方式图示了图1的调节器1的电路124的另一个实施例，在图4中，电路124由虚线界定。
像结合图3描述的电路124一样，图4的电路124包括：运算放大器300，其第一输入(在本实施例中，非反相输入(+))被配置为接收表示电位Vout的设定点值的信号或电位(在本示例中，电位VREF)，该信号或电位被递送到电路124的输入125；以及MOS晶体管302(优选地PMOS晶体管)，MOS晶体管302具有经由电流源304耦合到轨102的导电端子(这里，其漏极)，并且具有其连接到放大器300的第二输入(在该实施例中，即反相输入(-))的其他导电端子，晶体管302的控制端子(这里，其栅极)连接到电路124的输出端子126，并且因此连接到晶体管110的栅极。
在该实施例中，晶体管302的漏极不连接到其栅极。此外，晶体管302的栅极连接到放大器300的输出。
在该实施例中，放大器300的反相输入(-)并且因此晶体管302的源极经由电流源400耦合到轨100。电流源400被配置为递送恒定电流I400。换句话说，晶体管302的源极连接到电流源400的端子，电流源400的其他端子连接到轨100。
在该实施例中，电路124不包括结合图3描述的实施例的晶体管306，而是包括MOS晶体管402(优选地NMOS晶体管)，MOS晶体管402与MOS晶体管404(优选地PMOS晶体管)串联连接在轨100和晶体管302的漏极之间。晶体管404连接到轨100，晶体管402连接到晶体管302的漏极。更精确地，晶体管402的导电端子(这里，其源极)连接到晶体管302的漏极，晶体管402的其他导电端子(这里，其漏极)连接到晶体管404的导电端子(这里，晶体管404的漏极)，并且晶体管402的控制端子被配置为接收偏置电位。晶体管404的其他导电端子(这里，其源极)连接到轨100。
晶体管404的漏极连接到晶体管404的控制端子(这里，晶体管404的栅极)。换句话说，晶体管404被二极管连接。
晶体管404起电阻性元件或电阻器的作用。在备选实施例中，晶体管404被电阻性元件代替。
根据一个实施例，晶体管402的控制端子(这里，其栅极)连接到施加电位VBIAS的节点118，或者换句话说，连接到晶体管114的栅极。
根据一个实施例，配置电流源400和304，使得在稳定状态中，或者换句话说，当电位Vout在其设定点值处时，流过晶体管402的电流具有与流过晶体管114的电流相同的值，即与由源116递送的电流I116相同。
根据一个实施例，一方面配置电流源400和304，另一方面配置电流源116和112，使得在稳定状态中，流过相应的晶体管302和110的电流相等，或者换句话说，相同。
电路124在稳定状态中操作如下。这里，考虑晶体管302和110相同并且晶体管402和114相同，作为示例。
晶体管302和110传导相同的电流并且具有相同的栅极电位cmd2，因此它们具有相同的源极电位。由于晶体管302的源极电位经由放大器300等于电位VREF的事实，因此晶体管110的源极电位Vout也等于电位VREF。
此外，晶体管402和114传导相同的电流并且在其栅极上具有相同的电位VBIAS。这意味着在节点128(晶体管114的源极)处的电位与晶体管402和晶体管302之间的连接的节点406(晶体管402的源极)处的电位相同。换句话说，晶体管302和110具有相同的漏极电位(对于晶体管110，节点128，并且对于晶体管302，节点406)。
再换句话说，在稳定状态中，电路124被配置为在节点128(晶体管110的漏极)上施加等于节点406(晶体管302的漏极)上的电位。更一般地，在稳定状态中，电路124、晶体管114、电位VBIAS(特别地，由晶体管114的控制端子接收)和电流源116被配置为：在节点128(晶体管110的漏极)上施加等于在节点406(晶体管302的漏极)上的电位。
结合图4描述的电路124使电位Vout的值在稳定状态中能够等于设定点值(例如，电位VREF的值)，比结合图3描述的电路124更加准确。换句话说，与图3的电路124相比，图4的电路124在稳定状态中使得能够更好地控制电位VREF和电位Vout之间的增益。这特别是由于以下事实：图4的电路124使得能够相对于晶体管302的漏极电位来设置晶体管110的漏极电位，比图3的电路124更加准确，并且更特别地，使得能够确定晶体管302的漏极电位在这里等于晶体管110的漏极电位。
图4的实施例与图2的实施例兼容。换句话说，可以提供调节器1，其包括诸如结合图2描述的电路120和诸如结合图4描述的电路124。
上面已经结合图4描述了在调节器1具有其递送可变电流I116的电流源116的情况下的电路124的一个实施例。在其他实施例中，可以使图4的电路124属于与图4的调节器不同的调节器，该调节器与图4的调节器的不同之处在于其源116递送恒定电流I116，并且在于它不包括电路120。与电位Vout的值在稳定状态中相对于其设定点值的准确度有关的电路124的优势，适用于具有其递送恒定电流I116的这种调节器。
在源I116递送恒定电流的这种实施例中，当元件404是如图4中所示的二极管连接的晶体管时，可以使电流源116对应于与晶体管404镜像组装的晶体管。在该情况下，由源116递送的恒定电流I116与流过晶体管404的电流成比例，例如，等于流过晶体管404的电流。
尽管已经结合图4描述了其中晶体管114和402相同并且在其相应的控制端子上接收相同电位VBIAS的一个实施例，但是，使该实施例适用于其中晶体管114和402具有不同尺寸比的情况，和/或使该实施例适用于保持其中由晶体管114的控制端子接收的电位与由晶体管402的控制端子接收的电位不同的情况，同时保持上述操作(即，同时在稳定状态中，迫使节点406的电位等于节点128的电位)，将在本领域技术人员的能力内。
在上面结合图1至图4描述的调节器1的备选实施例(未示出)中，可以提供：连接在端子106和节点128之间的电容器；和/或连接在端子106与晶体管200和202的控制端子之间的电容器(图2)。
这种电容器使得能够分别稳定由晶体管114和108和源116形成的反馈环路以及由电路120在端子106和源116之间形成的反馈环路。这种电容器还允许相应的反馈环路在更高的频率下的操作。实际上，连接在节点106和节点128之间的电容器使节点128的电位能够由于电位Vout的变化而更快地变化，并且连接在端子106与晶体管200和202的控制端子之间的电容器(图2)使得晶体管200和202的栅极电位能够由于电位Vout的变化而更快地变化。
此外，尽管以上已经针对负载瞬变指示了所描述的实施例和调节器1的变型的优点，但是这种优点也适用于线路瞬变的情况。
之前已经描述了恒定电流源。术语“恒定电流源”意指递送具有被认为是恒定的给定值的电流的电流源，应当理解，实际上，例如由于温度变化、制造变化和/或被称为瞬变的变化，该值可能不是完全恒定的。这种恒定电流例如被称为偏置电流。
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，可以组合这些各种实施例和变型的某些特征，并且本领域技术人员将想到其他变型。
最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力内。特别地，缩放调节器1的各种晶体管(特别地，彼此镜像组装以形成电流镜的晶体管)，缩放调节器的电流源(即，选择由电流源递送的电流)和/或确定由相应的晶体管402和114的控制端子接收的电位的值，在本领域技术人员的能力范围内。作为一个示例，对在以上示例中被描述为相同的晶体管提供不同的表面积比在本领域技术人员的能力内，例如，通过调整由各种电流源递送的电流，和/或调整被施加到晶体管114的栅极的偏置电位的值，和/或调整被施加到晶体管402的栅极的偏置电位。
这种改变、修改和改进旨在作为本公开的一部分，并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前面的描述仅是示例性的，并不旨在是限制性的。本发明仅由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (21)

1.一种设备，包括：
第一电流源；
第一晶体管，连接在第一供电轨和输出端子之间；
第二晶体管，连接在所述输出端子和所述第一电流源的第一端子之间，其中所述第一电流源的第二端子被连接到第二供电轨；以及
可变增益放大器电路，被配置为：响应于所述第一电流源的所述第一端子处的第二电位，将第一电位施加到所述第一晶体管的控制端子，其中所述可变增益放大器电路的增益由所述输出端子处的第三电位确定。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述可变增益放大器电路包括：
第三晶体管，连接在所述第一电流源的所述第一端子和所述第一晶体管的所述控制端子之间；以及
第二电流源，连接在所述第一供电轨和所述第一晶体管的所述控制端子之间，所述第二电流源被配置为递送可变电流，所述可变电流具有取决于所述输出端子处的所述第三电位的值。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第三晶体管的控制端子被连接到施加偏置电位的节点。
4.根据权利要求2所述的设备，还包括第一电路，所述第一电路被配置为将控制信号施加到所述第二电流源，其中被施加到所述第二电流源的所述控制信号是基于所述输出端子处的所述第三电位。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述第一电路包括：
第四晶体管，以电流镜配置与第五晶体管连接；
第六晶体管，连接到所述输出端子，并且与所述第五晶体管串联连接，其中所述第六晶体管的控制端子被连接到所述第二晶体管的控制端子；以及
第七晶体管，与所述第四晶体管串联连接在所述第一供电轨和所述第二供电轨之间。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二电流源包括第八晶体管，所述第八晶体管以电流镜配置与所述第七晶体管连接。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括第二电路，所述第二电路被配置为将控制信号施加到所述第二晶体管。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第二电路被配置为基于针对所述输出端子处的所述第三电位的设定点值，来确定所述第二晶体管的所述控制信号。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二电路包括：
运算放大器，具有第一输入，所述第一输入被配置为接收表示所述设定点值的基准电位；以及
第九晶体管，具有经由第三电流源耦合到所述第二供电轨的第一导电端子，其中所述第九晶体管具有连接到所述运算放大器的第二输入的第二导电端子，并且具有被配置为施加所述第二晶体管的所述控制信号的控制端子。
10.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二电路还包括：
第十晶体管，具有连接到所述第九晶体管的所述第二导电端子的第一导电端子、连接到所述第一供电轨的第二导电端子、以及连接到所述运算放大器的输出的控制端子。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述第九晶体管的所述控制端子和所述第九晶体管的所述第一导电端子互连，并且其中所述运算放大器的所述第一输入是反相输入。
12.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二电路还包括：
第四电流源，连接在所述第九晶体管的所述第二导电端子和所述第一供电轨之间；以及
第十晶体管和电阻性元件，串联连接在所述第九晶体管的所述第一导电端子和所述第一供电轨之间，其中所述第十晶体管的控制端子被配置为接收偏置电位，所述偏置电位也被施加到所述第三晶体管的所述控制端子，并且其中所述第十晶体管的所述导电端子被连接到所述第九晶体管的所述第一导电端子。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述电阻性元件包括二极管连接的晶体管。
14.根据权利要求9所述的设备，其中所述第二电路被配置为在所述第一电流源的所述第一端子和所述第九晶体管的所述第一导电端子上施加相同的电位。
15.根据权利要求1所述的设备，所述设备形成电压调节器。
16.根据权利要求1所述的设备，所述设备由单个集成电路实施。
17.根据权利要求16所述的设备，其中所述设备不包括连接在所述输出端子和所述第二供电轨之间的电容器。
18.一种设备，包括：
第一晶体管，具有连接在第一供电轨和输出端子之间的第一电流传导路径；
第二晶体管，具有连接在所述输出端子和第一中间节点之间的第二电流传导路径；
第一电流源，具有连接在所述第一中间节点和第二供电轨之间的第三电流传导路径；
第二电流源，具有连接在所述第一供电轨和所述第一晶体管的控制端子之间的第四电流传导路径；以及
第三晶体管，具有连接在所述第一晶体管的所述控制端子和所述第一中间节点之间的第五电流传导路径。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述第三晶体管的控制端子被偏置电压偏置。
20.根据权利要求18所述的设备，还包括被配置为响应于所述输出端子处的电压来控制所述第二电流源的电路。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述第二晶体管具有被配置为接收控制信号的控制端子，并且还包括被配置为响应于基准电压而生成所述控制信号的电路。
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