CN1913344B - 用于减小驱动器的输出电流振荡的方法和设备 - Google Patents

用于减小驱动器的输出电流振荡的方法和设备 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中，提供一种用于减小驱动器的输出电流振荡的方法，该驱动器配备有i)用于感测该驱动器的输出级的过量电流消耗的电流感测电路以及ii)用于减小所述过量电流消耗的反馈控制电路。根据该方法，将该电流感测电路的输出耦合到具有源极退化的共源极放大器的输入。将该共源极放大器的输出耦合到该驱动器的输入级与放大级之间的节点。对该共源极放大器进行配置，使得当该电流感测电路感测到所述输出级的过量电流消耗时该共源极放大器被激活，同时该反馈控制电路也被激活。此外还公开了相关的设备。

Description

用于减小驱动器的输出电流振荡的方法和设备
背景技术
在某些情况下，驱动器配备有对其输出级的过量电流消耗进行感测并且作出响应的电路。可是，当这样的驱动器高速操作的时候，该电路会导致驱动器的输出电流中的振荡。
发明内容
在一个实施例中，驱动器包括前馈电路路径，该路径从输入级延伸到放大级再到输出级。该驱动器还包括电流感测电路，其具有用来感测所述输出级的电流消耗的输入以及指示该电流消耗超过阈值的输出。该驱动器的反馈控制电路具有：i)偏置晶体管，其耦合到所述输入级与放大级之间的前馈电路路径的节点，以便将该前馈电路路径向第一电势偏置；ii)用来禁用该输入级的电路；以及iii)具有源极退化(source degeneration)的共源极放大器，其输出耦合到所述输入级与放大级之间的前馈电路路径的所述节点。在操作过程中，当所述电流感测电路的输出指示电流消耗超过阈值时，所述偏置晶体管、禁用输入级的电路以及共源极放大器被激活。
在另一个实施例中，提出一种用于减小驱动器的输出电流振荡的方法，该驱动器配备有i)用于感测该驱动器的输出级的过量电流消耗的电流感测电路以及ii)用于减小所述过量电流消耗的反馈控制电路，该方法包括：1)将该电流感测电路的输出耦合到具有源极退化的共源极放大器的输入；2)将该共源极放大器的输出耦合到该驱动器的输入级与放大级之间的节点；以及3)对该共源极放大器进行配置，使得当该电流感测电路感测到所述输出级的过量电流消耗时该共源极放大器被激活，同时该反馈控制电路也被激活。
此外还公开了其它实施例。  附图中示出了本发明的各示例性实施例，其中：
附图说明  附图中示出了本发明的各示例性实施例，其中：
图1示出了一个示例性驱动器，其配备有对其输出级的过量电流消耗进行感测并作出响应的电路；
图2示出了用于减小如图1所示的驱动器的输出电流振荡的示例性方法；以及
图3示出了向图1的驱动器示例性地添加具有源极退化的共源极放大器。
具体实施方式
图1示出示例性的驱动器100，其配备有用于对该驱动器100的输出级106的过量电流消耗进行感测并作出响应的电路。更具体地说，驱动器100包括从输入级102延伸到放大级104再到输出级106的前馈电路路径。
举例来说，输入级102被示为反相金属氧化物半导体缓冲器，其包括p沟道和n沟道场效应晶体管(FET)108和110，它们通过其源极端子和漏极端子串联耦合在第一电源轨和第二电源轨(即电压(VDD)和接地(GND))之间。所述各FET的栅极耦合到公共输入节点IN。放大级104可以被构造成与输入级102类似。
作为另一个例子，输出级106可以包括双极型晶体管。该晶体管的基极可以连接到放大级104的输出；该晶体管的集电极可以通过电阻R2耦合到VDD；并且该晶体管的发射极可以提供该驱动器的输出OUT。
该驱动器100还包括具有输入116的电流感测电路112，以便感测输出级106的电流消耗。电流感测电路112还具有输出120，该输出120指示所感测的电流消耗超过阈值。该阈值可以是可编程的也可以是固定的。
在一个实施例中，电流感测电路112包括比较器118，该比较器118的输入114和116分别耦合到1)以第一电流偏置的电阻R1以及2)通过其吸取输出级106的电流的电阻R2。如图所示，通过电阻R1的电流可以由电流源122来设置。
可以以不同方式调节电流感测电路112的阈值，包括调节电阻R1和R2的比率或者调节由电流源122所提供的电流。
驱动器100还包括反馈控制电路124。如图所示，反馈控制电路124配备有偏置晶体管126。该偏置晶体管耦合到位于输入级102和放大级104之间的节点128。当被电流感测电路112激活后，偏置晶体管126将该节点128向第一电势(例如VDD)偏置。如图所示，偏置晶体管126可以采用双极型晶体管的形式，其集电极耦合到VDD，其发射极耦合到节点128，并且其栅极耦合到电流感测电路112的输出120。
反馈控制电路124还包括用来禁用驱动器的输入级104的电路130。如图所示，电路130可以采用电流导引(current steering)电路的形式，其包括串联耦合在VDD和GND之间的电流源132和FET 134。该电流导引电路可以包括与输入级102的FET 108、110串联耦合的FET 136。FET 134的栅极耦合到电流感测电路112的输出120，FET 136的栅极耦合到电流源132的输出。在输出级106的正常电流消耗下，FET 136被接通(ON)，从而将FET 110耦合到GND，并且FET 134被关断(OFF)。然而，在输出级106的过量电流消耗下，电流感测电路112的输出120导致FET 134导通，从而导引电流远离FET 136并且导致FET 110具有有限的接地返回或者没有接地返回。
在输出级106的正常电流消耗下，驱动器100的电流感测电路112产生低输出，并且反馈控制电路124对于通过该驱动器的前馈电路路径(即从IN到OUT)的信号传播具有很小的影响或者没有影响。然而，在输出级106的过量电流消耗下(例如当该驱动器的输入IN处于高阻抗时，并且当该驱动器的输出OUT处于低阻抗时)，电流感测电路112激活反馈控制电路124的各部件，以便减小流过输出级106的电流。
驱动器100的一个问题是，所述反馈控制电路减小流过输出级106的电流，从而导致所述电流感测电路的输出120走低，因此禁用所述反馈控制电路的电流减小效果。然而，如果输出级106的电流消耗接近于超过电流感测电路112的阈值并且再次超过该阈值，则反馈控制电路124将被再次激活。因此应当理解，在高输出电流和高操作速度的情况下，所述驱动器的输出电流将趋向于振荡，这是所不希望的。因此图2示出了一种用于减小如图1所示的驱动器的输出电流振荡的方法200。
根据方法200，如图1所示的电流感测电路的输出耦合202到具有源极退化的共源极放大器的输入。然后，该共源极放大器的输出耦合204到驱动器的输入级和放大级之间的节点。接着对该共源极放大器进行配置206，从而当该电流感测电路感测到所述输出级的过量电流消耗时该共源极放大器被激活(此时所述反馈控制电路也被激活)。
方法200的一个示例性应用如图3所示，所示的驱动器300在很多方面与图1所示的驱动器100类似。因此，类似的部件用相同的附图标记来表示，并且不再进行讨论。
除了提供在驱动器100中的部件之外，驱动器300包括具有源极退化的共源极放大器302。共源极放大器302具有FET 304，其栅极耦合到电流感测电路112的输出120。FET 340的漏极端子作为所述共源极放大器的输出并且耦合到节点128。举例来说，该FET的源极端子通过电阻R3(即用于阻性源极退化)耦合到地。
当被电流感测电源112的输出120激活后，共源极放大器302减小由FET 136和偏置晶体管126引起的增益。共源极放大器302还减小在放大级104的输入出所看到的阻抗(即由于FET 304和电阻R3的组合阻抗被并联加到从偏置晶体管126的发射极看入的阻抗以及从FET 108和FET 110及136的漏极看入的阻抗)。因此，驱动器300的相位余量(phase margin)被提高到超过驱动器100，从而减小或者消除了任何输出电流振荡的可能性。共源极放大器302还充当偏置晶体管126的释放路径(bleeding path)，并且将节点128钳位在由通过共源极放大器302的电流与从放大器302看入的电阻的乘积所确定的电压上。

Claims (11)

1.一种驱动器，包括：
前馈电路路径，其从输入级延伸到放大级再到输出级；
电流感测电路，其具有用于感测所述输出级的电流消耗的输入以及指示该电流消耗超过阈值的输出；以及
反馈控制电路，其具有：i)偏置晶体管，其耦合到所述输入级与放大级之间的该前馈电路路径的节点，以便将该前馈电路路径向第一电势偏置；ii)用来禁用该输入级的电路；以及iii)具有源极退化的共源极放大器，该共源极放大器的输入耦合到所述电流感测电路的输出，该共源极放大器的输出耦合到所述输入级与放大级之间的该前馈电路路径的所述节点；
其中，当该电流感测电路的输出指示所述电流消耗超过所述阈值时，所述偏置晶体管、禁用所述输入级的电路以及所述共源极放大器被激活。
2.权利要求1的驱动器，其中，所述输入级是反相金属氧化物半导体缓冲器。
3.权利要求1的驱动器，其中，所述输出级是双极型晶体管。
4.权利要求1的电路，其中，所述电流感测电路包括比较器，该比较器的输入分别耦合到i)以第一电流偏置的电阻和ii)通过其吸取所述输出级的电流的电阻。
5.权利要求1的驱动器，其中，所述偏置晶体管是双极型晶体管。
6.权利要求1的驱动器，其中，所述偏置晶体管的集电极耦合到电源轨，并且该偏置晶体管的发射极耦合到所述输入级与放大级之间的所述前馈电路路径的所述节点。
7.权利要求1的驱动器，其中，所述共源极放大器是具有阻性源极退化的共源极放大器。
8.权利要求1的驱动器，其中：
所述输入级是反相金属氧化物半导体缓冲器；
所述输出级是双极型晶体管；
所述电流感测电路包括比较器，该比较器的输入分别耦合到i)以第一电流偏置的电阻和ii)通过其馈送所述输出级的电流消耗的电阻；
所述偏置晶体管是双极型晶体管；并且
所述共源极放大器包括阻性源极退化。
9.一种用于减小驱动器的输出电流振荡的方法，该驱动器配备有i)用于感测该驱动器的输出级的过量电流消耗的电流感测电路以及ii)用于减小所述过量电流消耗的反馈控制电路，该方法包括：
将该电流感测电路的输出耦合到具有源极退化的共源极放大器的输入；
将该共源极放大器的输出耦合到该驱动器的输入级与放大级之间的节点；以及
对该共源极放大器进行配置，使得当该电流感测电路感测到所述输出级的过量电流消耗时该共源极放大器被激活，同时该反馈控制电路也被激活。
10.权利要求9的方法，其中，所述输出级包括双极型晶体管。
11.权利要求9的方法，其中，所述源极退化是阻性源极退化。
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