CN201673424U - 齐纳二极管稳压电路 - Google Patents

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肖国庆
李茂登
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齐纳二极管稳压电路，输入电压输入端接第一电流源和第三电流源输入端、第一电阻一端、第一NMOS管漏极、第一PMOS管源极；比较器同相输入端接第一电流源输出端、第一PMOS管栅极、齐纳二极管负极；比较器反相输入端接第一电阻另一端、第二电流源输入端；电压输出端接第二电阻一端、第一NMOS管源极、第一PMOS管漏极；比较器输出端接第二NMOS管栅极；第一PMOS管栅极接第三电流源输出端、第二NMOS管漏极；地线接齐纳二极管正极、第二电流源输出端、第二NMOS管源极、第二电阻另一端。齐纳二极管提供一个偏置电压，当输入电压高于击穿电压时，内部供电电压为击穿电压减去NMOS的阈值电压，当输入电压小于击穿电压时，内部供电电压等于输入电压。

Description

齐纳二极管稳压电路
[技术领域]
本实用新型涉及大规模集成电路设计，具体地说是一种用于集成电路中稳定内部供电电压的齐纳二极管稳压电路。
[背景技术]
图1显示的是目前普遍使用的典型的内部供电稳压电路，主要由一个运放和一个PMOS管组成。运放输出端连接PMOS管栅极，运放的同相输入端接入一个参考电压，反相输入端接入反馈环路；PMOS管源极接入输入电压，漏极输出内部供电电压。该电路通过反馈电压来调节内部供电电压，但是存在两个方面的缺陷：
一、该电路是一个二级放大器，需要相位补偿，由于负载电流变化范围很大，比较难找到一个合适的补偿方法；
二、该电路的响应时间太长，无法提高纳秒级的负载电流响应，导致内部供电电压不稳定。
[发明内容]
为克服现有集成电路中内部供电稳压电路的上述缺陷，本实用新型提供一种齐纳二极管稳压电路，免去传统稳压供电电路的环路反馈，既不需要相位补偿，也没有响应时间长的问题。
本实用新型的技术方案是：一种齐纳二极管稳压电路，包括齐纳二极管、比较器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电流源、第二电流源、第三电流源，其特征在于：输入电压输入端为第一节点，连接第一电流源和第三电流源的输入端、第一电阻一端、第一NMOS管漏极、第一PMOS管源极；比较器同相输入端为第二节点，连接第一电流源的输出端、第一PMOS管栅极、齐纳二极管负极；比较器反相输入端为第三节点，连接第一电阻另一端、第二电流源的输入端；稳压电路的内部供电电压输出端为第四节点，连接第二电阻一端、第一NMOS管源极、第一PMOS管漏极；比较器输出端为第五节点，连接第二NMOS管栅极；第一PMOS管栅极为第六节点，连接第三电流源的输出端、第二NMOS管的漏极；地线为第七节点，连接齐纳二极管正极、第二电流源的输出端、第二NMOS管的源极、第二电阻另一端。
在本实用新型中齐纳二极管是一种反向击穿稳压二极管，它给稳压电路提供了一个偏置电压，当输入电压(即电源电压，下同)高于齐纳二极管击穿电压时，内部供电电压为齐纳二极管的击穿电压减去NMOS的阈值电压，当输入电压小于齐纳二极管的击穿电压时，内部供电电压(即输出电压，下同)等于输入电压。
[附图说明]
图1是目前典型的内部供电稳压电路。
图2是本实用新型的齐纳二极管稳压电路。
[具体实施方式]
下面结合本实用新型及其实施例作进一步说明。
见图2所示，本实用新型的齐纳二极管稳压电路包括齐纳二极管1、比较器2、第一NMOS管NM1、第一PMOS管PM1、第二NMOS管NM2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3。本实用新型的第一电流源I1、第二电流源I2、第三电流源I3的恒定电流和输入电压由本实用新型以外的集成元件提供。
输入电压输入端为第一节点01，连接第一电流源I1和第三电流源I3的输入端、第一电阻R1一端、第一NMOS管NM1漏极、第一PMOS管PM1源极。
比较器2同相输入端为第二节点02，连接第一电流源I1的输出端、第一PMOS管PM1栅极、齐纳二极管1负极。
比较器2反相输入端为第三节点03，连接第一电阻R1另一端、第二电流源I2的输入端。
稳压电路的内部供电电压输出端为第四节点04，连接第二电阻R2一端、第一NMOS管NM1源极、第一PMOS管PM1漏极。
比较器2输出端为第五节点05，连接第二NMOS管栅极。
第一PMOS管PM1栅极为第六节点06，连接第三电流源I3的输出端、第二NMOS管NM2的漏极。
地线GND为第七节点07，连接齐纳二极管1正极、第二电流源I2的输出端、第二NMOS管NM2的源极、第二电阻R2另一端。
根据输入电压不同，该电路工作原理分两种情况解释。
一、当输入电压大于齐纳二极管击穿电压与I2R1之和(本实施例中第二电流源I2的电流值I2与第一电阻R1阻值R1的乘积为I2R1)：此时，第一电流源I1提供偏置电流，齐纳二极管1被反向击穿，该击穿电压为固定值，因第一NMOS管NM1的栅接在齐纳二极管1的负极上，这样第一NMOS管NM1导通。另一方面，输入电压比齐纳二极管1击穿电压高出I2R1以上，比较器2的输出为零，第二NMOS管NM2关闭，第一PMOS管PM1关闭。因此，内部供电电压由第一NMOS管NM1提供，电压基本恒定。
二、当输入电压小于齐纳二极管击穿电压与I2R1之和：
比较器2的输出为高，第二NMOS管NM2打开，第一PMOS管PM1打开，内部供电电压由第一PMOS管PM1提供，内部供电电压等于输入电压。第一NMOS管NM1的栅极电压等于输入电压，因此第一NMOS管NM1关闭。
综合以上两部分，当输入电压足够高时，内部供电电压为恒定电压，当输入电压比齐纳二极管1击穿电压低时，内部供电电压等于输入电压。

Claims (1)

1.一种齐纳二极管稳压电路，包括齐纳二极管、比较器、第一NMOS管、第一PMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第一电流源、第二电流源、第三电流源，其特征在于：输入电压输入端为第一节点，连接第一电流源和第三电流源的输入端、第一电阻一端、第一NMOS管漏极、第一PMOS管源极；比较器同相输入端为第二节点，连接第一电流源的输出端、第一PMOS管栅极、齐纳二极管负极；比较器反相输入端为第三节点，连接第一电阻另一端、第二电流源的输入端；稳压电路的内部供电电压输出端为第四节点，连接第二电阻一端、第一NMOS管源极、第一PMOS管漏极；比较器输出端为第五节点，连接第二NMOS管栅极；第一PMOS管栅极为第六节点，连接第三电流源的输出端、第二NMOS管的漏极；地线为第七节点，连接齐纳二极管正极、第二电流源的输出端、第二NMOS管的源极、第二电阻另一端。
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