CN112925378A - 快速响应线性稳压器及其快速响应放大电路 - Google Patents

快速响应线性稳压器及其快速响应放大电路 Download PDF

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Abstract

一种快速响应线性稳压器及其快速响应放大电路。该快速响应放大电路包含前级电路及输出级电路。前级电路用以根据第一输入信号与第二输入信号的差值而产生控制信号，输出级电路用以根据控制信号而于输出节点产生输出信号。输出级电路包括：功率晶体管，通过驱动信号的控制而产生输出信号；电压定位晶体管，根据输出信号而操作，以调控偏置电流的第一分流与第二分流；上冲突波侦测电路，侦测输出信号中的上冲突波，以产生上冲突波指示信号；以及第一上冲突波抑制器，根据上冲突波指示信号而产生第一上冲突波抑制信号，以调整功率晶体管的导通阻值，藉以抑制输出信号的上冲突波。

Description

快速响应线性稳压器及其快速响应放大电路
技术领域
本发明涉及一种线性稳压器，特别是指一种快速响应线性稳压器。本发明还涉及用于线性稳压器中的快速响应放大电路。
背景技术
图1显示一种现有技术的线性稳压器，其包括前级电路100，以及输出级电路200。功率晶体管Mpp根据驱动信号Vpg而产生输出信号Vo。而通过前级电路100所提供的控制信号Vset以及输出信号Vo的电压差值，而控制电压定位晶体管Mset的操作，以调控偏置电流Ibb的第一分流(Ibb1)与第二分流(Ibb2)，进而由此调节输出信号Vo。
图1中所示的现有技术，其缺点在于偏置电流Ibb是固定的，因此，若要求快速负载瞬态响应，则必须提高偏置电流Ibb。
本发明相较于图1的现有技术，其优点在于，在维持低静态电流的情况下，仍能达成快速负载瞬态响应，特别是在稳压器没有输出电容的情况。
发明内容
就其中一个观点言，本发明提供了一种快速响应放大电路，包含：一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；其中该输出级电路还包括：一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；以及一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该输出信号的上冲突波被侦测到时，该输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准。
在一较佳实施例中，该第一上冲突波抑制器包括：一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及一第一电流镜电路，用以镜像复制该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号。
在一较佳实施例中，该输出级电路还包括一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点，其中该第二上冲突波抑制器包括：一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
在一较佳实施例中，该输出级电路还包括一下冲突波抑制器，其中该下冲突波抑制器包括：一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的下冲突波。
在一较佳实施例中，该偏置电流电路包括：一参考电流源，用以提供一参考电流；以及至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作。
在一较佳实施例中，该第一上冲突波抑制器包括：一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及一第一电流镜电路，用以镜像复制该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号。
在一较佳实施例中，该快速响应放大电路还包含一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点，其中该第二上冲突波抑制器包括：一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
在一较佳实施例中，该偏置负载电路包括：一拉升晶体管，或一拉升电流源；一共栅极晶体管，与该拉升晶体管或该拉升电流源串联耦接于该输入电源与该偏置节点之间，用以于该共栅极晶体管与该拉升晶体管或该拉升电流源的共同节点产生该驱动信号。
在一较佳实施例中，该上冲突波侦测电路包括一上冲突波侦测晶体管以及一第一偏置电阻，其中该上冲突波侦测晶体管与该第一偏置电阻串联耦接于该输出节点与一低参考信号之间，其中该上冲突波侦测晶体管的一控制端耦接于该偏置节点，用以侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生该上冲突波指示信号。
在一较佳实施例中，该上冲突波侦测电路包括一上冲突波侦测晶体管以及一第一偏置电阻，其中该上冲突波侦测晶体管与该第一偏置电阻串联耦接于该输出节点与一低参考信号之间，其中该上冲突波侦测晶体管的一控制端耦接于该偏置节点，用以侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生该上冲突波指示信号。
在一较佳实施例中，该下冲突波抑制器还包括一滤波电阻，耦接于该下冲突波抑制电容，用以降低该偏置调整节点的该下冲突波抑制信号中的噪声。
在一较佳实施例中，该输出级电路还包括一加速电容，用以将该输出信号的交流成分耦合于该驱动信号。
就另一个观点言，本发明也提供了一种快速响应放大电路，包含：一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；其中该偏置电流电路包括：一参考电流源，用以提供一参考电流；以及至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作；其中该输出级电路还包括：一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号中的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的该下冲突波。
就再另一个观点言，本发明提供了一种快速响应线性稳压器，包含：一快速响应放大电路，用以根据一输出信号的分压与一参考信号的差值，于一输出节点产生该输出信号；以及一分压器，耦接于该输出节点，用以产生该输出信号的该分压；其中该输出信号被调节于与该参考信号正相关的一位准；其中该快速响应放大电路包括：一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；其中该输出级电路还包括：一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该输出信号的上冲突波被侦测到时，该输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准；一下冲突波抑制器，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的下冲突波；以及一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
在一较佳实施例中，该下冲突波抑制器包括一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间；且该偏置电流电路包括：一参考电流源，用以提供一参考电流；以及至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作；且该第一上冲突波抑制器包括：一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及一第一电流镜电路，用以镜像复制该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号；且该第二上冲突波抑制器包括：一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
在一较佳实施例中，该前级电路受电于该输出信号。
就再另一个观点言，本发明提供了一种快速响应线性稳压器，包含：一快速响应放大电路，用以根据一调节输出信号的分压与一参考信号的差值，产生一镜像输出信号；以及一分压器，用以产生该调节输出信号的该分压；其中该调节输出信号被调节于与该参考信号正相关的一位准；其中该快速响应放大电路包括：一前级电路，用以根据该调节输出信号的该分压与该参考信号的差值而产生一控制信号；一第一输出级电路，用以根据该控制信号而产生该镜像输出信号，其中该控制信号经由该第一输出级电路的输入端取得，并经由该第一输出级电路的输出端产生该镜像输出信号；以及一第二输出级电路，用以根据该控制信号而产生该调节输出信号，其中该控制信号经由该第二输出级电路的输入端取得，并经由该第二输出级电路的输出端产生该调节输出信号；其中该第一输出级电路与该第二输出级电路各自包括：一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；一功率晶体管，耦接于该输入电源与对应的该输出端之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而于对应的该输出端产生一驱动输出信号；一电压定位晶体管，耦接于对应的该输出端与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据经由对应的该输入端输入的驱动输入信号与对应的该输出端的驱动输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节对应的该输出端的驱动输出信号；一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该驱动输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该驱动输出信号的上冲突波被侦测到时，该驱动输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准；一下冲突波抑制器，耦接于对应的该输出端与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于侦测到该驱动输出信号的一下冲突波时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该驱动输出信号的下冲突波；以及一第二上冲突波抑制器，耦接于对应的该输出端与一低参考信号之间，用以根据一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该驱动输出信号，以抑制该上冲突波；其中该控制信号对应于该第一输出级电路的该驱动输入信号以及该第二输出级电路的该驱动输入信号，该镜像输出信号对应于该第一输出级电路的该驱动输出信号，该调节输出信号对应于该第二输出级电路的该驱动输出信号。
以下通过具体实施例详加说明，应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术的线性稳压器。
图2显示根据本发明的快速响应放大电路的一种实施例示意图。
图3A显示本发明的快速响应放大电路中，第一上冲突波抑制器的一种实施例方块图。
图3B显示本发明的快速响应放大电路中，第一上冲突波抑制器的一种具体实施例示意图。
图4显示本发明的快速响应放大电路中，上冲突波侦测电路及第二上冲突波抑制器的具体实施例示意图。
图5显示本发明的快速响应放大电路中，偏置电流电路及下冲突波抑制器的具体实施例示意图。
图6A及图6B显示本发明的快速响应放大电路中，偏置负载电路的具体实施例示意图。
图7显示根据本发明的快速响应放大电路的一种具体实施例示意图。
图8显示根据本发明的快速响应线性稳压器的一种具体实施例示意图。
图9显示根据本发明的快速响应线性稳压器的一种具体实施例示意图。
图10显示本发明的快速响应线性稳压器中，输出级电路的一种具体实施例示意图。
具体实施方式
本发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
请参阅图2，图2显示根据本发明的快速响应放大电路的一种实施例示意图(快速响应放大电路2)。在一实施例中，如图2所示，快速响应放大电路2包含前级电路10及输出级电路20。前级电路10用以根据第一输入信号Vi1与第二输入信号Vi2的差值而产生控制信号Vset。输出级电路20用以根据控制信号Vset而于输出节点Nout产生输出信号Vo。在本实施例中，输出信号Vo驱动负载iL。
请继续参阅图2，在一实施例中，输出级电路20包括偏置电流电路21、偏置负载电路22、功率晶体管Mpp以及电压定位晶体管Mset。
偏置电流电路21用以于偏置节点Nng产生偏置电流Ib。偏置负载电路22耦接于输入电源Vin与偏置节点Nng之间，用以根据偏置电流Ib的第一分流(Ibp1)而产生驱动信号Vpg，其中偏置电流Ib的第一分流(Ibp1)流经偏置负载电路22。
功率晶体管Mpp耦接于输入电源Vin与输出节点Nout之间。在本实施例中，功率晶体管Mpp通过驱动信号Vpg的控制而产生输出信号Vo。具体而言，当第一分流Ibp1改变(增加或减少)时，驱动信号Vpg根据第一分流Ibp1的改变而改变，功率晶体管Mpp的导通位准也根据驱动信号Vpg的变化而受到控制。在一实施例中，如图2所示，功率晶体管Mpp为PMOS晶体管。
电压定位晶体管Mset耦接于输出节点Nout与偏置节点Nng之间。在本实施例中，电压定位晶体管Mset与功率晶体管Mpp形成驱动支路23，且偏置电流Ib的第二分流(Ibp2)流经驱动支路23。电压定位晶体管Mset根据控制信号Vset与输出信号Vo的电压差值而操作，以调控偏置电流Ib的第一分流(Ibp1)与第二分流(Ibp2)，由此调节输出信号Vo。
在一更具体的例子中，当输出信号Vo改变(例如降低)，使得第二分流Ibp2被控制为减少时，第一分流Ibp1将对应增加。在本申请的一实施例中，驱动信号Vpg的降低导致功率晶体管Mpp的阻抗也降低，以对于输出节点Nout供应更多电流，使得输出信号Vo提高。在一实施例中，如图2所示，电压定位晶体管Mset被配置为位准偏移器(或源极随耦器)，其中电压定位晶体管Mset的栅极电压(Vset)与源极电压(Vo)的电压差(栅源极电压)接近于一固定值。通过上述操作，电压定位晶体管Mset调控偏置电流Ib的第一分流Ibp1与第二分流Ibp2，由此调节输出信号Vo。就另一角度而言，电压定位晶体管Mset根据控制信号Vset(理想上不改变或缓慢改变)与其栅源极电压，而对于输出信号Vo进行定位，因此输出信号Vo受到调节。在一实施例中，如图2所示，电压定位晶体管Mset为一PMOS晶体管。
根据本发明，为了改善负载瞬态响应，在一实施例中，如图2所示，输出级电路20还包括上冲突波侦测电路24及第一上冲突波抑制器25。
在一实施例中，上冲突波侦测电路24分别与偏置节点Nng及输出节点Nout耦接，用以根据偏置节点Nng的电压Vng而侦测输出信号Vo中的上冲突波，以产生上冲突波指示信号Vovs。
在一实施例中，第一上冲突波抑制器25用以根据上冲突波指示信号Vovs而产生第一上冲突波抑制信号Iovs1，以控制功率晶体管Mpp降低其导通阻值，藉以于输出信号Vo的上冲突波被侦测到时，输出信号Vo的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准，或是在上冲突波发生后的一预设时段内，输出信号Vo的上冲突波受到抑制而低于一预设位准。在一实施例中，如图2所示，上冲突波抑制信号Iovs1被注入驱动信号Vpg中，以控制功率晶体管Mpp。
需注意的是，上冲突波侦测电路24并不强制耦接于输出节点Nout，在其他实施例中，上冲突波侦测电路24也可耦接于其他节点。
请参阅图3A与图3B，图3A显示本发明的快速响应放大电路中，第一上冲突波抑制器的一种实施例方块图(上冲突波抑制器25)。如图3A所示，在一实施例中，上冲突波抑制器25包括电压-电流转换器251以及第一电流镜电路252。电压-电流转换器251用以根据上冲突波指示信号Vovs而产生抑制电流Ispr。第一电流镜电路252用以镜像复制该抑制电流Ispr而产生第一上冲突波抑制信号Iovs1。
请参阅图3B，图3B显示本发明的快速响应放大电路中，第一上冲突波抑制器的一种具体实施例示意图(上冲突波抑制器25)。在一实施例中，电压-电流转换器251包括电压-电流转换晶体管Mn5，其中电压-电流转换晶体管Mn5经由其栅极，而感测上冲突波指示信号Vovs，以产生抑制电流Ispr。在一实施例中，第一电流镜电路252利用一对晶体管Mp1及Mp2，以镜像复制此抑制电流Ispr，以产生第一上冲突波抑制信号Iovs1。
请继续参阅图3B，在一实施例中，电压-电流转换器251还包括电流源Ib2，电流源Ib2用以决定第一上冲突波抑制器25的直流操作点。
请同时参阅图2及图4。图4显示本发明的快速响应放大电路中，上冲突波侦测电路(上冲突波侦测电路24)及第二上冲突波抑制器(第二上冲突波抑制器26)的具体实施例示意图。在一实施例中，如图2及图4所示，输出级电路20还包括第二上冲突波抑制器26，耦接于输出节点Nout。
在一实施例中，第二上冲突波抑制器26包括上冲突波抑制晶体管Mn4，耦接于输出节点Nout与一低参考信号(例如接地电位)之间。上冲突波抑制晶体管Mn4用以于上冲突波被侦测到时，根据上冲突波指示信号Vovs，拉低输出信号Vo，以抑制该上冲突波。在一较佳实施例中，在稳定状态中(即无上冲突波的状态中)，上冲突波抑制晶体管Mn4设定为关断。
如图4所示，在一实施例中，第二上冲突波抑制器26还包括下拉电阻R4，其中下拉电阻R4串联耦接于上冲突波抑制晶体管Mn4，用以决定上冲突波抑制晶体管Mn4抑制上冲突波的能力。在一实施例中，下拉电阻R4可被调整。
请继续参阅图2及图4，在一实施例中，上冲突波侦测电路24包括上冲突波侦测晶体管Mn3及下拉电阻R3。在一实施例中，上冲突波侦测晶体管Mn3与下拉电阻R3串联耦接于输出节点Nout。上冲突波侦测晶体管Mn3用以根据偏置节点Nng的电压Vng而侦测输出信号Vo中的上冲突波，以产生上冲突波指示信号Vovs。在本实施例中，当输出信号Vo出现上冲突波时，电压定位晶体管Mset的阻抗变小，由此使得偏置节点Nng的电压Vng根据输出信号Vo的上冲突波而上升。在本实施例中，上冲突波侦测晶体管Mn3为NMOS晶体管，配置为源极随耦器，上冲突波侦测晶体管Mn3的源极电压(即上冲突波指示信号Vovs)也根据输出信号Vo的上冲突波而上升。因此，上冲突波指示信号Vovs系响应于输出信号Vo的上冲突波而产生。
下拉电阻R3用以决定上冲突波侦测晶体管Mn3的偏置电流。需注意的是，在本实施例中，由于上冲突波侦测晶体管Mn3的漏极，电性连接于输出节点Nout，因此当上冲突波发生时，上冲突波侦测晶体管Mn3也能抑制该上冲突波。在一实施例中，上冲突波抑制晶体管Mn4的电流容量(对应于尺寸大小)高于上冲突波侦测晶体管Mn3的电流容量。
请同时参阅图2及图5。图5显示本发明的快速响应放大电路中，偏置电流电路(偏置电流电路21)及下冲突波抑制器(下冲突波抑制器27)的具体实施例示意图。在一实施例中，如图2及图5所示，输出级电路20还包括下冲突波抑制器27。在一实施例中，如图5所示，下冲突波抑制器27包括下冲突波抑制电容Cuss，下冲突波抑制电容Cuss耦接于输出节点Nout与偏置电流电路21的偏置调整节点Nba之间，用以于输出信号的下冲突波被侦测到时，于偏置调整节点Nba产生下冲突波抑制信号Suss，以增加偏置电流Ib而抑制输出信号Vo的该下冲突波。
具体而言，当输出信号Vo出现下冲突波时，该下冲突波通过下冲突波抑制电容Cuss的耦合效应而使得偏置调整节点Nba上的电压下降，因此，晶体管Mp4的导通电流受到控制而上升，使得偏置电流Ib增加。在此情况下，偏置电流Ib的第一分流(Ibp1)也对应增加，驱动信号Vpg则下降，使得功率晶体管Mpp的导通电流上升，以抑制输出信号Vo的下冲突波。
在一实施例中，如图5所示，下冲突波抑制器27还包括滤波电阻R5，耦接于下冲突波抑制电容Cuss，用以降低偏置调整节点Nba的下冲突波抑制信号Suss中的噪声。具体而言，当输出信号Vo的下冲突波被抑制后，滤波电阻R5能够从晶体管Mp3的栅极将下冲突波抑制信号Suss去耦合，使得输出信号Vo能快速恢复。
请继续参阅图5，在一实施例中，偏置电流电路21包括参考电流源211及至少一第二电流镜电路(例如第二电流镜电路212)。参考电流源211用以提供参考电流Ib1。在本实施例中，第二电流镜电路212用以镜像复制参考电流源211而产生偏置电流Ib。在本实施例中，偏置调整节点Nba为第二电流镜电路212的控制端，其中第二电流镜电路212根据控制端的电压(即本实施例中晶体管Mp4的栅极)而操作。
需注意的是，在一实施例中，电流镜的倍率因子为1。然而，在其他实施例中，电流镜的倍率因子可为其他数值。还需注意的是，电流镜的层级数可以为1或大于1，根据偏置电流的方向而定。在本实施例中，第二电流镜电路212包括两级电流镜(分别为Mp3与Mp4，以及Mn1与Mn2)。
图6A及图6B显示本发明的快速响应放大电路中，偏置负载电路的具体实施例示意图(偏置负载电路22及22’)。在一实施例中，偏置负载电路22包括拉升晶体管Mld(图6A)或拉升电流源Ild(图6B)以及共栅极晶体管Mcg。共栅极晶体管Mcg与拉升晶体管Mld或拉升电流源Ild串联耦接于输入电源Vin与偏置节点Nng之间，用以于共栅极晶体管Mcg与拉升晶体管Mld的共同节点或于共栅极晶体管Mcg与拉升电流源Ild的共同节点产生驱动信号Vpg。共栅极晶体管Mcg受偏置电压Vcg控制而偏置。从一个观点而言，共栅极晶体管Mcg用以分离偏置节点Nng的电压Vng及驱动信号Vpg。在一较佳实施例中，如图6A所示，共栅极晶体管Mcg为NMOS晶体管。
在本实施例中，当偏置电流Ib的第一分流Ibp1降低时，驱动信号Vpg上升，使得功率晶体管Mpp的导通电流降低。当偏置电流Ib的第一分流Ibp1增加时，驱动信号Vpg下降，使得功率晶体管Mpp的导通电流增加。
请继续参阅图6A，在一实施例中，输出级电路20还包括加速电容Cpp，用以将输出信号的交流(AC,alternating current)成分(即上冲突波或下冲突波)耦合于驱动信号Vpg，藉以于上冲突波或下冲突波发生时，通过加速电容Cpp而被耦合的输出信号Vo的交流成分，将驱动功率晶体管Mpp，以补偿该上冲突波或下冲突波。
图7显示根据本发明的快速响应放大电路的一种具体实施例示意图(快速响应放大电路7)。在本实施例中，快速响应放大电路7的元件都被展开至晶体管层级。
图8显示根据本发明的快速响应线性稳压器的一种具体实施例示意图(快速响应线性稳压器8)。在本实施例中，快速响应线性稳压器8包含快速响应放大电路50及分压器28。图8显示的快速响应放大电路50为快速响应放大电路的另一种实施例，但其能被本发明所描述的任何一种快速响应放大电路取代。分压器28耦接于输出节点Nout，用以产生输出信号Vo的分压Vfb。第一输入信号Vi1对应于输出信号Vo的分压Vfb，第二输入信号Vi2对应于参考信号Vref，使得输出信号Vo被调节于与参考信号Vref正相关的位准。在一实施例中，分压器28包括分压电阻R1及R2。在一较佳实施例中，输出信号Vo被调节为：
Vo＝Vref*(1+R2/R1)＝Vset+Vgs(Mset)–(eq.1)，其中Vgs(Mset)为电压定位晶体管Mset的栅源极电压。
在一较佳实施例中，前级电路10受电于输出信号Vo。在此情况下，快速响应线性稳压器8的功率抑制比能进一步被改善。在其他实施例中，前级电路10能受电于输入电源Vin或其他电源。
图9显示根据本发明的快速响应线性稳压器的一种具体实施例示意图(快速响应线性稳压器9)。快速响应线性稳压器9产生镜像输出信号Vmo以供应负载iL。
快速响应线性稳压器9包含快速响应放大电路50’及分压器28。
快速响应放大电路50’包括前级电路10以及两个输出级电路51与52。输出级电路51与52可为例如两个相同的电路。
在本实施例中，前级电路10用以根据调节输出信号Vro的分压Vfb’与参考信号Vref的差值而产生控制信号Vset。控制信号Vset控制输出级电路52产生调节输出信号Vro。控制信号Vset也控制输出级电路51产生镜像输出信号Vmo，以供应负载iL。
具体而言，输出级电路51用以根据控制信号Vset而产生镜像输出信号Vmo，其中控制信号Vset经由输出级电路51的输入端Pi取得，并经由输出级电路51的输出端Po产生镜像输出信号Vmo。输出级电路52用以根据控制信号Vset而产生调节输出信号Vro，其中控制信号Vset经由输出级电路52的输入端Pi取得，并经由输出级电路52的输出端Po产生调节输出信号Vro。
分压器28用以产生调节输出信号Vro的分压Vfb’。从一个观点而言，在本实施例中，快速响应线性稳压器9的直流操作点由前级电路10、输出级电路52与分压器28所形成的回路决定。
图10显示本发明的快速响应线性稳压器中，输出级电路的一种具体实施例示意图(输出级电路20’)。图9的输出级电路52与51例如对应于图10所示输出级电路20’的实施例。
请继续参阅图10，输出级电路20’与图2所示输出级电路20的实施例相似。上冲突波侦测电路24用以根据偏置节点Nng的电压Vng而侦测驱动输出信号Vdro中的上冲突波，以产生上冲突波指示信号Vovs。第一上冲突波抑制器25、第二上冲突波抑制器26及/或下冲突波抑制器27的操作与图2所示的实施例相似，以抑制驱动输出信号Vdro在输出级电路20’的输出端Po发生的上冲突波或下冲突波。驱动输入信号Vdri经由输出级电路20’的输入端Pi而取得，用以控制电压定位晶体管Mset而在输出端Po产生驱动输出信号Vdro。
从一个角度而言，调节输出信号Vro根据参考信号Vref而被调节。根据上述回路决定的控制信号Vset，输出级电路51经由开路控制而产生镜像输出信号Vmo，以供应负载iL。通过输出级电路51的第一上冲突波抑制器25、第二上冲突波抑制器26，及/或下冲突波抑制器27，任何在镜像输出信号Vmo上发生的上冲突波或下冲突波都能被抑制。
总而言之，根据本发明，快速响应放大电路(例如快速响应放大电路2、7、50或50’)或快速响应线性稳压器(例如快速响应线性稳压器8或9)通过使用前述上冲突波侦测电路24、第一上冲突波抑制器25、第二上冲突波抑制器26及下冲突波抑制器27，能以低静态电流的状态达到快速响应，而不需额外的电容器。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (17)

1.一种快速响应放大电路，包含：
一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；
一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：
一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；
一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；
一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及
一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；
其中该输出级电路还包括：
一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；以及
一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该输出信号的上冲突波被侦测到时，该输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准。
2.如权利要求1所述的快速响应放大电路，其中，该第一上冲突波抑制器包括：
一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及
一第一电流镜电路，用以镜像该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号。
3.如权利要求1所述的快速响应放大电路，其中，该输出级电路还包括一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点，其中该第二上冲突波抑制器包括：
一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
4.如权利要求1所述的快速响应放大电路，其中，该输出级电路还包括一下冲突波抑制器，其中该下冲突波抑制器包括：
一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的下冲突波。
5.如权利要求4所述的快速响应放大电路，其中，该偏置电流电路包括：
一参考电流源，用以提供一参考电流；以及
至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作。
6.如权利要求5所述的快速响应放大电路，其中，该第一上冲突波抑制器包括：
一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及
一第一电流镜电路，用以镜像复制该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号。
7.如权利要求6所述的快速响应放大电路，其中，还包含一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点，其中该第二上冲突波抑制器包括：
一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
8.如权利要求7所述的快速响应放大电路，其中，该偏置负载电路包括：
一拉升晶体管，或一拉升电流源；
一共栅极晶体管，与该拉升晶体管或该拉升电流源串联耦接于该输入电源与该偏置节点之间，用以于该共栅极晶体管与该拉升晶体管或该拉升电流源的共同节点产生该驱动信号。
9.如权利要求8所述的快速响应放大电路，其中，该上冲突波侦测电路包括一上冲突波侦测晶体管以及一第一偏置电阻，其中该上冲突波侦测晶体管与该第一偏置电阻串联耦接于该输出节点与一低参考信号之间，其中该上冲突波侦测晶体管的一控制端耦接于该偏置节点，用以侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生该上冲突波指示信号。
10.如权利要求1所述的快速响应放大电路，其中，该上冲突波侦测电路包括一上冲突波侦测晶体管以及一第一偏置电阻，其中该上冲突波侦测晶体管与该第一偏置电阻串联耦接于该输出节点与一低参考信号之间，其中该上冲突波侦测晶体管的一控制端耦接于该偏置节点，用以侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生该上冲突波指示信号。
11.如权利要求4所述的快速响应放大电路，其中，该下冲突波抑制器还包括一滤波电阻，耦接于该下冲突波抑制电容，用以降低该偏置调整节点的该下冲突波抑制信号中的噪声。
12.如权利要求1所述的快速响应放大电路，其中，该输出级电路还包括一加速电容，用以将该输出信号的交流成分耦合于该驱动信号。
13.一种快速响应放大电路，包含：
一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；
一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：
一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；
一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；
一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及
一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；
其中该偏置电流电路包括：
一参考电流源，用以提供一参考电流；以及
至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作；
其中该输出级电路还包括：
一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号中的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的该下冲突波。
14.一种快速响应线性稳压器，包含：
一快速响应放大电路，用以根据一输出信号的分压与一参考信号的差值，于一输出节点产生该输出信号；以及
一分压器，耦接于该输出节点，用以产生该输出信号的该分压；其中该输出信号被调节于与该参考信号正相关的一位准；
其中该快速响应放大电路包括：
一前级电路，用以根据一第一输入信号与一第二输入信号的差值而产生一控制信号；
一输出级电路，用以根据该控制信号而于一输出节点产生一输出信号；其中该输出级电路包括：
一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；
一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；
一功率晶体管，耦接于该输入电源与该输出节点之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而产生该输出信号；以及
一电压定位晶体管，耦接于该输出节点与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据该控制信号与该输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节该输出信号；
其中该输出级电路还包括：
一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；
一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该输出信号的上冲突波被侦测到时，该输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准；
一下冲突波抑制器，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于该输出信号的一下冲突波被侦测到时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该输出信号的下冲突波；以及
一第二上冲突波抑制器，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
15.如权利要求14所述的快速响应线性稳压器，其中，该下冲突波抑制器包括一下冲突波抑制电容，耦接于该输出节点与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间；
且该偏置电流电路包括：
一参考电流源，用以提供一参考电流；以及
至少一第二电流镜电路，用以镜像复制该参考电流源而产生该偏置电流，其中该偏置调整节点为该第二电流镜电路的一控制端，该第二电流镜电路根据该控制端的电压而操作；
且该第一上冲突波抑制器包括：
一电压-电流转换器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一抑制电流；以及
一第一电流镜电路，用以镜像复制该抑制电流而产生该第一上冲突波抑制信号；
且该第二上冲突波抑制器包括：
一上冲突波抑制晶体管，耦接于该输出节点与一低参考信号之间，用以于一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该输出信号，以抑制该上冲突波。
16.如权利要求14所述的快速响应线性稳压器，其中，该前级电路受电于该输出信号。
17.一种快速响应线性稳压器，包含：
一快速响应放大电路，用以根据一调节输出信号的分压与一参考信号的差值，产生一镜像输出信号；以及
一分压器，用以产生该调节输出信号的该分压；其中该调节输出信号被调节于与该参考信号正相关的一位准；
其中该快速响应放大电路包括：
一前级电路，用以根据该调节输出信号的该分压与该参考信号的差值而产生一控制信号；
一第一输出级电路，用以根据该控制信号而产生该镜像输出信号，其中该控制信号经由该第一输出级电路的输入端取得，并经由该第一输出级电路的输出端产生该镜像输出信号；以及
一第二输出级电路，用以根据该控制信号而产生该调节输出信号，其中该控制信号经由该第二输出级电路的输入端取得，并经由该第二输出级电路的输出端产生该调节输出信号；
其中该第一输出级电路与该第二输出级电路各自包括：
一偏置电流电路，用以于一偏置节点产生一偏置电流；
一偏置负载电路，耦接于一输入电源与该偏置节点之间，用以根据该偏置电流的第一分流而产生一驱动信号，其中该偏置电流的该第一分流流经该偏置负载电路；
一功率晶体管，耦接于该输入电源与对应的该输出端之间，其中该功率晶体管通过该驱动信号的控制而于对应的该输出端产生一驱动输出信号；
一电压定位晶体管，耦接于对应的该输出端与该偏置节点之间，其中该电压定位晶体管与该功率晶体管形成一驱动支路，且该偏置电流的第二分流流经该驱动支路，其中该电压定位晶体管根据经由对应的该输入端输入的驱动输入信号与对应的该输出端的驱动输出信号的电压差值而操作，以调控该偏置电流的第一分流与第二分流，由此调节对应的该输出端的驱动输出信号；
一上冲突波侦测电路，耦接于该偏置节点，用以根据该偏置节点的电压而侦测该驱动输出信号中的一上冲突波，以产生一上冲突波指示信号；
一第一上冲突波抑制器，用以根据该上冲突波指示信号而产生一第一上冲突波抑制信号，以控制该功率晶体管调整该功率晶体管的导通阻值，藉以于该驱动输出信号的上冲突波被侦测到时，该驱动输出信号的上冲突波即受到抑制而低于一预设位准；
一下冲突波抑制器，耦接于对应的该输出端与该偏置电流电路的一偏置调整节点之间，用以于侦测到该驱动输出信号的一下冲突波时，于该偏置调整节点产生一下冲突波抑制信号，以增加该偏置电流而抑制该驱动输出信号的下冲突波；以及
一第二上冲突波抑制器，耦接于对应的该输出端与一低参考信号之间，用以根据一上冲突波被侦测到时，根据该上冲突波指示信号，拉低该驱动输出信号，以抑制该上冲突波；
其中该控制信号对应于该第一输出级电路的该驱动输入信号以及该第二输出级电路的该驱动输入信号，该镜像输出信号对应于该第一输出级电路的该驱动输出信号，该调节输出信号对应于该第二输出级电路的该驱动输出信号。
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