恒压输出电路
发明背景
技术领域
本发明涉及恒压输出电路,当电源电压变化时用于稳定来自电源的输出。
背景技术
图4是传统的恒压输出电路的例子。
输入端连接到参考电压VREF的差动放大电路401的输出端411连接到用作输出晶体管的PMOS晶体管431的栅极。PMOS晶体管431的源极端连接到电源电压VDD,且PMOS晶体管431的漏极端连接到输出端VOUT。电阻器441的一端连接到输出端VOUT,且电阻器441的另一端分别连接到差动放大电路401的另一输入端和电阻器442的一端。电阻器442的另一端连接到地电位VSS。
在图4所示构造的恒压输出电路中,当节点442的电位低于参考电压VREF时,差动放大电路401的输出端411的电位下降,PMOS晶体管431的栅-源电压增加,因此,电路的输出电流增加。结果,输出端VOUT的电位和节点422的电位分别增加。另一方面,当节点442的电位高于参考电压VREF时,差动放大电路401的输出端411的电位增加,PMOS晶体管431的栅-源电压降低,因此,电路的输出电流降低。结果,输出端VOUT的电位和节点422的电位共同下降。基于这种机制,节点422的电位稳定在与参考电压VREF的电位相同的水平,且输出端VOUT的电位变成与电阻器441对电阻器442的电阻值的比例一致的常数。
当电源电压VDD从该稳定态增加时,PMOS晶体管431的栅-源电压暂时增加,电流增加,且因此输出端VOUT的电位增加。这之后,基于所述机制节点422的电位稳定在与参考电压VREF的电位相同的水平。
相反地,当电源电压VDD下降时,PMOS晶体管431的栅-源电压暂时减小,电流减小,且因此输出端VOUT的电位下降。这之后,依靠所述机制节点422的电位稳定在与参考电压VREF的电位相同的水平。
在这种恒压输出电路中,当电源电压变化时,作为稳定来自该电路的输出的手段,例如,有公知的使用专利文献JP5-40535A(图1)公开的手段的方法。然而,该方法包含有问题,因为元件的数量增加。
在下文中将参考图5说明相关技术固有的问题。在传统的恒压输出电路中,当电源电压VDD在图5的A点变化时,如虚线所示,差动放大电路401的输出端411的电位稳定在原先的值一定的时间,直到B点。因此,PMOS晶体管431的栅-源电压变化,从而引起的流过PMOS晶体管431的电流变化。结果,如虚线所示,输出端VOUT的输出电压暂时变化。在恒压输出电路中,输出电压值的变化是令人满意的小,不增加元件数量而抑止该变化是个问题。
发明内容
为了解决上面提到的问题,本发明采有下面的结构。那就是,恒压输出电路包括:第一输入端连接到参考电压的差动放大电路;源极端连接到电源电压、漏极端连接到输出端、以及栅极端连接到差动放大电路的输出端的输出晶体管;一端连接到输出端、且另一端连接到差动放大电路的第二输入端的第一电阻器;一端连接到第一电阻器的另一端和差动放大电路的第二输入端、且另一端接地的第二电阻器;以及一端连接到电源电压、且另一端连接到差动放大电路的输出端的电容器。
在本发明中,当电源电压变化时,由于输出晶体管的栅极电压变化使得跟随电源电压的变化,输出晶体管的栅-源电压变成恒量,且因此输出电压变得稳定。
同样,按照本发明的恒压输出电路进一步包括:第一输入端连接到参考电压的差动放大电路;源极端连接到电源电压、且栅极端连接到差动放大电路的输出端的晶体管;一端连接到晶体管的漏极端、且另一端接地的恒流电路;源极端连接到电源电压、漏极端连接到输出端、且漏极端连接到晶体管的漏极端的输出晶体管;一端连接到输出端、且另一端连接到差动放大电路的第二输入端的第一电阻器;一端连接到第一电阻器的另一端和差动放大电路的第二输入端,且另一端接地的第二电阻器;以及一端连接到电源电压、且另一端连接到输出晶体管的输出端的电容器。
同样,按照本发明的恒压输出电路进一步包括:第一输入端连接到参考电压的差动放大电路;源极端连接到电源电压、且栅极端连接到差动放大电路的输出端的晶体管;一端连接到晶体管的漏极端、且另一端接地的恒流电路;源极端连接到电源电压、漏极端连接到输出端、且栅极端连接到晶体管的漏极端的输出晶体管;一端连接到输出端、且另一端连接到差动放大电路的第二输入端的第一电阻器;一端连接到第一电阻器的另一端和差动放大电路的第二输入端、且另一端接地的第二电阻器;以及一端连接到电源电压、且另一端连接到输出晶体管的栅极端的电容器。
同样,按照本发明的恒压输出电路进一步包括:第一输入端连接到参考电压的差动放大电路;漏极端接地、且栅极端连接到差动放大电路的输出端的晶体管;一端连接到电源电压,且另一端连接到晶体管的源极端的恒流电路;源极端连接到电源电压、栅极端连接到晶体管的源极端、且漏极端连接到输出端的输出晶体管;一端连接到输出端、且另一端连接到差动放大电路的第二输入端的第一电阻器;一端连接到第一电阻器的另一端和差动放大电路的第二输入端、且另一端接地的第二电阻器;以及一端连接到电源电压、且另一端连接到差动放大电路的输出端的电容器。
同样,按照本发明的恒压输出电路进一步包括:第一输入端连接到参考电压的差动放大电路;漏极端接地、且栅极端连接到差动放大电路的输出端的晶体管;一端连接到电源电压,且另一端连接到晶体管的源极端的恒流电路;源极端连接到电源电压、栅极端连接到晶体管的源极端、且漏极端连接到输出端的输出晶体管;一端连接到输出端、且另一端连接到差动放大电路的第二输入端的第一电阻器;一端连接到第一电阻器的另一端和差动放大电路的第二输入端、且另一端接地的第二电阻器;以及一端连接到阳极电源电压、且另一端连接到输出晶体管的栅极端的电容器。
在本发明中,类似地,当电源电压变化时,由于输出晶体管的栅极电压变化以使跟随电源电压变化,输出晶体管的栅-源电压变成恒量,且因此输出电压变得稳定。
而且,按照本发明的恒压输出电路的晶体管和输出晶体管各包括PMOS晶体管。
而且,按照本发明的恒压输出电路的电容器的电容值大于寄生电容值。
而且,按照本发明的恒压输出电路的恒流电路包括PMOS耗尽型晶体管。
而且,按照本发明的恒压输出电路的恒流电路有电流镜结构。
在本发明中,在电源电压端与控制输出晶体管的栅极电位的端子之间插入电容器,当电源电压变化时,输出晶体管的栅-源电压固定,因此,即使在电源电压变化期间,能得到稳定的输出。
附图说明
在附图中:
图1是显示按照本发明的第一实施例恒压输出电路的结构的电路图;
图2是显示按照本发明的第二实施例恒压输出电路的结构的电路图;
图3是显示按照本发明的第三实施例恒压输出电路的结构的电路图;
图4是显示传统的恒压输出电路的结构的电路图;
图5是波形图,说明本发明的恒压输出电路的运行和传统的恒压输出电路的运行;
图6是显示按照本发明的第四实施例恒压输出电路的结构的电路图;以及
图7是显示按照本发明的第五实施例恒压输出电路的结构的电路图;
具体实施方式
第一实施例
图1显示按照本发明的第一实施例的恒压输出电路。恒压输出电路由两级放大电路构成。恒压输出电路包括:在第一输入端321输入参考电压VREF的差动放大电路301;源极端连接到电源电压VDD、漏极端连接到输出端VOUT、且栅极端连接到差动放大电路301的输出端311的用作输出晶体管的PMOS晶体管331;一端连接到输出端VOUT、且另一端连接到差动放大电路301的第二输入端322的第一电阻器341;一端连接到第一电阻器341的另一端和差动放大电路301的第二输入端322,且另一端接地到VSS的第二电阻器342;以及一端连接到电源电压VDD、且另一端连接到差动放大电路301的输出端311的电容器351。
在图1所示的恒压输出电路中,当第一输入端321的电压与第二输入端322的电压彼此相等时,差动放大电路301的输出端311的输出电压变得稳定,且因此输出端VOUT的输出电压变得稳定。当电源电压如图5所示变化时,由于在电容器351中保存电荷,如图5的实线所示,差动放大电路301的输出端311的电位快速变化以使跟随电源电压。由于这个原因,即使当电源电压VDD变化时,PMOS晶体管331的栅-源电压变得恒定。因此,如图5的实线所示,快速抑止了输出的变化,且它的变化值还变小。
第二实施例
图2显示按照本发明的第二实施例的恒压输出电路。恒压输出电路由三级放大电路构成。恒压输出电路包括:在第一输入端121输入参考电压VREF的差动放大电路101;源极端连接到电源电压VDD、且栅极端连接到差动放大电路101的输出端111的第一PMOS晶体管132;一端接地且另一端连接到第一PMOS晶体管132的漏极端的恒流电路102;源极端连接到电源电压VDD、栅极端连接到第一PMOS晶体管132的漏极端、且漏极端连接到输出端VOUT的用作输出晶体管的第二PMOS晶体管131;一端连接到输出端VOUT、且另一端连接到差动放大电路101的第二输入端122的第一电阻器141;一端连接到第一电阻器141的另一端和差动放大电路101的第二输入端122,且另一端接地到VSS的第二电阻器142;以及一端连接到电源电压VDD、且另一端连接到差动放大电路101的输出端111的电容器151。
具有由第一PMOS晶体管132和恒流电路102构成的放大级的三级放大电路能提高三个放大级的总增益直到高增益区。因此,与上面提到的两级放大电路构成的恒压输出电路相比,由三级放大电路构成的恒压输出电路能提高波纹抑制比特性。
在图2所示的恒压输出电路中,当第一输入端121的电压与第二输入端122的电压彼此相等时,差动放大电路101的输出端111的输出电压变得稳定,且因此输出端VOUT的输出电压变得稳定。当电源电压VDD如图5所示变化时,由于在电容器151中保存电荷,如图5的实线所示,差动放大电路101的输出端111的电位快速变化以使跟随电源电压。而且,由于引起恒定电流从恒流电路102流入PMOS晶体管132,PMOS晶体管132的栅-源电压变得恒定。因此,节点112的电压变化以便跟踪输出端111的电压,且即使当电源电压VDD变化时,PMOS晶体管131的栅-源电压变得恒定。结果,能抑制输出端VOUT电位的变化至小水平。
第三实施例
图3显示按照本发明的第三实施例的恒压输出电路。恒压输出电路由三级放大电路构成。恒压输出电路包括:在第一输入端221输入参考电压VREF的差动放大电路201;源极端连接到电源电压VDD、且栅极端连接到差动放大电路201的输出端211的第一PMOS晶体管232;一端接地且另一端连接到第一PMOS晶体管232的漏极端的恒流电路202;源极端连接到电源电压VDD、栅极端连接到第一PMOS晶体管232的漏极端、且漏极端连接到输出端VOUT、用作输出晶体管的第二PMOS晶体管231;一端连接到输出端VOUT、且另一端连接到差动放大电路201的第二输入端222的第一电阻器241;一端连接到第一电阻器241的另一端和差动放大电路201的第二输入端222、且另一端接地到VSS的第二电阻器242;以及一端连接到电源电压VDD、且另一端连接到第二PMOS晶体管231的栅极端的电容器251。
具有由第一PMOS晶体管232和恒流电路202构成的放大级的三级放大电路能提高三个放大级的总增益直到高增益区。因此,与上面提到的两级放大电路构成的恒压输出电路相比,由三级放大电路构成的恒压输出电路能提高微波抑制比特性。
在图3所示的恒压输出电路中,当第一输入端221的电压与第二输入端222的电压彼此相等时,差动放大电路201的输出端211的输出电压变得稳定,且因此输出端VOUT的输出电压变得稳定。当电源电压VDD如图5所示变化时,由于在电容器251的相互相反的端子之间保存电荷,第二PMOS晶体管231的栅极端212的电位快速变化以便跟随电源电压VDD。由于这个原因,即使当电源电压VDD变化时,PMOS晶体管231的栅-源电压变得恒定。因此,输出端VOUT的输出电压不变。
第四和第五实施例
图6显示按照本发明第四实施例的恒压输出电路。在图6中,在不同于图2所示的恒压输出电路的恒压输出电路中提供电容器651,恒流电路602连接到电源端。图7显示按照本发明第五实施例的恒压输出电路。在图7中,在不同于图3所示的恒压输出电路的恒压输出电路中提供电容器751,恒流电路702连接到电源端。第四与第五实施例的恒压输出电路的电路运行和效果与第二和第三实施例的恒压输出电路的相同。