KR102138770B1 - Buffer circuit, amplifier and regulator with high stability and fast response - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 버퍼 회로, 증폭기 및 레귤레이터에 관한 것이다. 본 실시예의 일 측면은, 제1 입력신호와 제2 입력신호를 입력받고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭하여 제1 출력신호를 생성하는 이득 스테이지; 및 상기 제1 출력신호를 입력받고 증폭하여 제2 출력신호를 생성하고 출력단자를 통해 출력하는 출력 스테이지;를 포함하되, 상기 출력 스테이지는, 제1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 생성부; 상기 제1 바이어스 전압을 제공받고 제2 바이어스 전압을 생성하여 출력하는 바이어스 조절부; 및 상기 제2 바이어스 전압을 제공받고 상기 제2 바이어스 전압에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 상기 제2 출력신호를 생성하는 출력부;를 포함하는 증폭기이다.This embodiment relates to a buffer circuit, an amplifier and a regulator. An aspect of the present embodiment, the first input signal and the second input signal, a gain stage for generating a first output signal by amplifying the difference between the first input signal and the second input signal; And an output stage that receives and amplifies the first output signal to generate a second output signal and outputs it through an output terminal, wherein the output stage comprises: a bias generator that generates a first bias voltage; A bias adjusting unit receiving the first bias voltage and generating and outputting a second bias voltage; And an output unit receiving the second bias voltage and generating the second output signal using a bias current corresponding to the second bias voltage.

Figure R1020180087742
Figure R1020180087742

Description

높은 안정도와 빠른 응답 특성을 갖는 버퍼 회로, 증폭기 및 레귤레이터{BUFFER CIRCUIT, AMPLIFIER AND REGULATOR WITH HIGH STABILITY AND FAST RESPONSE}Buffer circuit, amplifier and regulator with high stability and fast response characteristics{BUFFER CIRCUIT, AMPLIFIER AND REGULATOR WITH HIGH STABILITY AND FAST RESPONSE}

본 발명은 버퍼 회로, 증폭기 및 레귤레이터에 관한 것이다. 보다 상세하게는 높은 안정도와 빠른 응답 특성을 갖는 버퍼 회로, 증폭기 및 레귤레이터에 관한 것이다.The present invention relates to buffer circuits, amplifiers and regulators. More particularly, it relates to a buffer circuit, an amplifier and a regulator having high stability and fast response characteristics.

레귤레이터는 다양한 전자장치에서 안정적인 출력전압을 제공하는데 사용되는 장치이다. 특히, 로우 드롭아웃 레귤레이터(Low Drop Out Regulator; 이하 LDO)는 예컨대, 셀룰라 폰, 무선폰, 페이저, PDA(Personal Digital Assistants), 휴대용 개인용 컴퓨터, 캠코더 및 디지털 카메라와 같은 휴대가능하고, 배터리로 동작되는 장치에서 고효율로 안정적인 전압을 생성하는데 많이 이용되고 있다. A regulator is a device used to provide a stable output voltage in various electronic devices. In particular, the Low Drop Out Regulator (hereinafter referred to as LDO) is a portable, battery-operated battery such as a cell phone, a wireless phone, a pager, a personal digital assistants (PDA), a portable personal computer, a camcorder, and a digital camera. It has been widely used to generate stable voltage with high efficiency in a device.

LDO 레귤레이터는 로우 드롭아웃 전압(Low Drop Out Voltage)을 특징으로 한다. 즉, LDO 레귤레이터는 배터리 등의 전원으로부터 수신한 조절되지 않은 입력전압을 받아 조절된 출력전압을 제공할 때, 입력전압과 출력전압의 차이를 최소화할 수 있다. 드롭아웃 전압을 최소화한다는 것은 전력효율을 증가시키고 에너지 소모를 줄일 수 있음을 의미한다. 따라서 LDO 레귤레이터는 저전력을 요구하는 응용에서 많이 사용되고 있다. 특히, 휴대용 장치 등 배터리로부터 장시간 동작할 필요가 있는 응용에서는 그 유용성이 더욱 크다고 할 수 있다. 이러한 이유로 휴대용 장치에 대한 수요 증가는 직접적으로 LDO 레귤레이터에 대한 수요 증가로 이어지고 있다. The LDO regulator features a low drop out voltage. That is, when the LDO regulator receives an unregulated input voltage received from a power source such as a battery and provides a regulated output voltage, the difference between the input voltage and the output voltage can be minimized. Minimizing the dropout voltage means increasing power efficiency and reducing energy consumption. Therefore, LDO' regulator is widely used in applications requiring low power. In particular, it can be said that the usefulness is greater in applications that require long-term operation from batteries, such as portable devices. For this reason, an increase in demand for portable devices directly leads to an increase in demand for LDO regulators.

레귤레이터의 구동 능력을 개선하기 위해 큰 용량의 패스 트랜지스터를 사용할 수 있다. 큰 용량의 패스 트랜지스터는 큰 기생 커패시턴스를 포함하는데, 이러한 큰 용량의 패스 트랜지스터를 적절히 구동하기 위해 증폭기 내부에는 소위 SSF(Super Source Follow)라고 불리는 낮은 출력 임피던스를 가지는 회로가 사용될 수 있다. 낮은 출력 임피던스는 네거티브 피드백 루프에 의해 달성될 수 있고, 네거티브 피드백 루프의 부가적인 효과로 회로 구성에 따라 출력단의 싱크(sink) 혹은 공급(sourcing) 능력이 향상될 수 있다. 하지만, 피드백 루프에 의해 위상 마진이 감소하여 안정성이 저하되는 문제가 생길 수 있다. 또한, SSF와 같은 회로는 출력단으로부터 전류를 싱크하는(current sinking) 능력은 우수하지만 출력단에 전류를 공급하는(current sourcing) 능력이 상대적으로 부족하여 버퍼 회로 출력전압(즉, 증폭기 출력전압)의 상승 속도가 느리다는 문제가 있다. 또한, 증폭기가 적절히 설계되지 않는 경우 전원 노이즈가 패스 트랜지스터를 통해 레귤레이터 출력에 영향을 주는 문제가 있다.A large-capacity pass transistor can be used to improve the driving capability of the regulator. A large-capacity pass transistor includes a large parasitic capacitance, and a circuit having a low output impedance, so-called Super Source Follow (SSF) can be used inside the amplifier to properly drive the large-capacity pass transistor. Low output impedance can be achieved by the negative feedback loop, and the additional effect of the negative feedback loop can improve the sink or sourcing capability of the output stage depending on the circuit configuration. However, the phase margin may be reduced by the feedback loop, which may cause a problem that stability is deteriorated. In addition, a circuit such as SSF has excellent current sinking ability from the output terminal, but the ability to supply current to the output terminal is relatively insufficient, thereby increasing the buffer circuit output voltage (i.e., amplifier output voltage). There is a problem that it is slow. In addition, if the amplifier is not properly designed, there is a problem that power supply noise affects the regulator output through the pass transistor.

본 발명은 높은 안정도, 빠른 응답 특성 및/또는 우수한 전원 노이즈 제거 성능을 갖는 버퍼 회로, 증폭기 및 레귤레이터를 제공할 수 있다.The present invention can provide a buffer circuit, an amplifier and a regulator having high stability, fast response characteristics, and/or excellent power supply noise canceling performance.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성회로; 출력전압에 대응되는 제1 입력신호와 상기 기준전압에 대응되는 제2 입력신호를 입력받고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭한 출력신호를 출력하는 증폭기; 및 상기 증폭기 출력신호에 대응하여 상기 출력전압을 조절하는 패스 트랜지스터;를 포함하고, 상기 증폭기는 상기 출력신호를 생성하는 출력 스테이지를 포함하며, 상기 출력 스테이지는, 제1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 생성부; 상기 제1 바이어스 전압을 제공받고 제2 바이어스 전압을 생성하여 출력하는 바이어스 조절부; 및 상기 제2 바이어스 전압을 제공받고 상기 제2 바이어스 전압에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 상기 출력신호를 생성하는 출력부;를 포함하고, 상기 증폭기 출력신호의 상승 구간에서 상기 제2 바이어스 전압은 상기 제1 바이어스 전압에 비해 낮은 것을 특징으로 하는 레귤레이터이다. One aspect of the present invention for achieving the above object, a reference voltage generation circuit for generating and outputting a reference voltage; An amplifier for receiving a first input signal corresponding to an output voltage and a second input signal corresponding to the reference voltage, and outputting an output signal amplifying the difference between the first input signal and the second input signal; And a pass transistor for adjusting the output voltage in response to the output signal of the amplifier, wherein the amplifier includes an output stage for generating the output signal, and the output stage is for generating a bias for generating a first bias voltage. part; A bias adjusting unit receiving the first bias voltage and generating and outputting a second bias voltage; And an output unit receiving the second bias voltage and generating the output signal using a bias current corresponding to the second bias voltage. The second bias voltage in the rising section of the amplifier output signal includes the It is a regulator characterized by being lower than the first bias voltage.

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상기 레귤레이터에 있어서, 상기 제2 바이어스 전압은 상기 제1 바이어스 전압에 비해 전원 노이즈의 고주파 성분이 감소되어 상기 증폭기 출력신호에는 상기 전원 노이즈의 고주파 성분이 증가되도록 할 수 있다. In the regulator, the second bias voltage may reduce the high frequency component of power supply noise compared to the first bias voltage so that the high frequency component of the power supply noise is increased in the amplifier output signal.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 바이어스 조절부는 상기 출력 스테이지의 입력신호에 대한 출력신호 전달 함수의 단위 이득 주파수(UGF)에서의 피크를 낮출 수 있다. In the regulator, the bias adjusting unit may lower a peak at a unit gain frequency (UGF) of an output signal transfer function for an input signal of the output stage.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 바이어스 조절부는, 상기 제1 바이어스 전압과 상기 제2 바이어스 전압 사이에 연결된 저항; 및 상기 출력부로부터 제공받는 피드백 신호와 상기 제2 바이어스 전압 사이에 연결된 커패시터를 포함할 수 있다. In the regulator, the bias adjustment unit, a resistor connected between the first bias voltage and the second bias voltage; And a capacitor connected between the feedback signal provided from the output unit and the second bias voltage.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 증폭기는 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭하여 상기 출력 스테이지로 제공하는 이득 스테이지를 더 포함하고, 상기 피드백 신호는 상기 이득 스테이지의 출력신호가 상승할 때 하강할 수 있다.In the regulator, the amplifier further includes a gain stage that amplifies the difference between the first input signal and the second input signal and provides it to the output stage, and the feedback signal increases in the output signal of the gain stage. When you can descend.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 저항은 트랜지스터로 구현될 수 있다. In the regulator, the resistor may be implemented as a transistor.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 출력 스테이지는 전원 노이즈의 저주파 성분을 상기 출력단으로 전달하는 전원 노이즈 피드포워드부를 더 포함할 수 있다. In the regulator, the output stage may further include a power supply noise feedforward unit that transmits a low frequency component of power supply noise to the output terminal.

상기 레귤레이터에 있어서, 상기 출력부는 출력 임피던스를 감소시키는 트랜스컨덕턴스 부스트 스테이지를 포함할 수 있다. In the regulator, the output unit may include a transconductance boost stage that reduces the output impedance.

본 발명의 다른 일 측면은, 제1 입력신호와 제2 입력신호를 입력받고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭하여 제1 출력신호를 생성하는 이득 스테이지; 및 상기 제1 출력신호를 입력받고 증폭하여 제2 출력신호를 생성하고 출력단자를 통해 출력하는 출력 스테이지;를 포함하되, 상기 출력 스테이지는, 제1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 생성부; 상기 제1 바이어스 전압을 제공받고 제2 바이어스 전압을 생성하여 출력하는 바이어스 조절부; 및 상기 제2 바이어스 전압을 제공받고 상기 제2 바이어스 전압에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 상기 제2 출력신호를 생성하는 출력부;를 포함하고, 상기 바이어스 생성부는 전원과 접지 사이에 직렬로 연결된 제1 트랜지스터와 전류원을 포함하고, 상기 출력부는, 상기 전원과 상기 접지 사이에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하며, 상기 바이어스 조절부는 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 저항과, 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 상기 제3 트랜지스터의 드레인 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기이다. Another aspect of the present invention, a gain stage for receiving a first input signal and a second input signal, amplifying the difference between the first input signal and the second input signal to generate a first output signal; And an output stage that receives and amplifies the first output signal to generate a second output signal and outputs it through an output terminal, wherein the output stage comprises: a bias generator that generates a first bias voltage; A bias adjusting unit receiving the first bias voltage and generating and outputting a second bias voltage; And an output unit receiving the second bias voltage and generating the second output signal using a bias current corresponding to the second bias voltage. The bias generator comprises a first connected in series between power and ground. 1 transistor and a current source, and the output unit includes a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor connected in series between the power supply and the ground, and the bias adjusting unit includes a gate of the first transistor and the first An amplifier comprising a resistor connected between the gates of the two transistors and a capacitor connected between the gate of the second transistor and the drain of the third transistor.

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상기 증폭기에 있어서, 상기 저항은 트랜지스터로 구현될 수 있다. In the amplifier, the resistor may be implemented as a transistor.

상기 증폭기에 있어서, 상기 출력부는 상기 출력단자와 상기 접지 사이에 연결된 제5 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. In the amplifier, the output unit may further include a fifth transistor connected between the output terminal and the ground.

상기 증폭기에 있어서, 상기 출력 스테이지는 전원 노이즈의 저주파 성분을 상기 출력부로 전달하는 전원 노이즈 피드포워드부를 더 포함할 수 있다. In the amplifier, the output stage may further include a power supply noise feedforward unit that transmits a low frequency component of power supply noise to the output unit.

본 발명의 또 다른 일 측면은, 입력신호를 증폭한 출력신호를 생성하고 출력노드를 통해 출력하는 버퍼 회로에 있어서, 전원에 소스가 연결되고 게이트와 드레인이 서로 연결된 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 드레인과 접지 사이에 연결된 전류원; 상기 전원에 소스가 연결되고 상기 출력노드에 드레인이 연결된 제2 트랜지스터; 상기 출력노드에 소스가 연결되고 제1 노드에 드레인이 연결되며 게이트를 통해 상기 입력신호를 입력받는 제3 트랜지스터; 상기 제1 노드에 드레인이 연결되고 상기 접지에 소스가 연결된 제4 트랜지스터; 상기 제1 노드에 게이트가 연결되고 상기 출력노드에 드레인이 연결되며 상기 접지에 소스가 연결된 제5 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 저항; 및 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 노드 사이에 연결된 커패시터;를 포함하는 버퍼 회로이다. Another aspect of the present invention, a buffer circuit for generating an output signal amplifying an input signal and outputting it through an output node, comprising: a first transistor having a source connected to a power source and a gate and a drain connected to each other; A current source connected between the drain and ground of the first transistor; A second transistor having a source connected to the power supply and a drain connected to the output node; A third transistor having a source connected to the output node, a drain connected to a first node, and receiving the input signal through a gate; A fourth transistor having a drain connected to the first node and a source connected to the ground; A fifth transistor having a gate connected to the first node, a drain connected to the output node, and a source connected to the ground; A resistor connected between the gate of the first transistor and the gate of the second transistor; And a capacitor connected between the gate of the second transistor and the first node.

상기 버퍼 회로에 있어서, 상기 저항은, 상기 제1 트랜지스터의 게이트에 소스가 연결되고, 게이트와 드레인이 상호 접속되어 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 연결된 제6 트랜지스터일 수 있다. In the buffer circuit, the resistor may be a sixth transistor having a source connected to a gate of the first transistor and a gate and a drain connected to the gate of the second transistor.

본 실시예에 따른 버퍼 회로는 안정도, 과도 응답 특성 및/또는 전원 노이즈 제거 성능을 개선할 수 있다. 본 실시예에 따른 레귤레이터는 이러한 버퍼 회로를 포함하는 증폭기를 사용함으로써 안정도, 과도 응답 특성 및/또는 전원 노이즈 제거 성능을 개선할 수 있다.The buffer circuit according to the present embodiment may improve stability, transient response characteristics, and/or power supply noise removal performance. The regulator according to this embodiment can improve stability, transient response characteristics, and/or power supply noise rejection performance by using an amplifier including such a buffer circuit.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터를 개략적으로 예시하는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 증폭기를 개략적으로 예시하는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지를 개략적으로 예시하는 블록도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다.
도 5는 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 동작 파형을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 대비되는 비교예로서의 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다.
도 7은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 동작 파형을 예시하는 도면이다.
도 8은 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 전원 노이즈 제거 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 전원 노이즈 제거 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 안정도를 분석하기 위한 등가 회로를 예시하는 도면이다.
도 11은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 루프 이득과 입력-출력 전달함수를 예시하는 도면이다.
도 12는 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 안정도를 분석하기 위한 등가 회로를 예시하는 도면이다.
도 13은 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 루프 이득과 입력-출력 전달함수를 비교예와 대비하여 예시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지를 개략적으로 예시하는 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다.
도 17은 일 실시예에 따른 버퍼 회로를 예시하는 도면이다.
1 is a view schematically illustrating a regulator according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically illustrating an amplifier according to an embodiment.
3 is a block diagram schematically illustrating the output stage of an amplifier according to an embodiment.
4 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier according to an embodiment.
5 is a diagram illustrating an operation waveform of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4.
Fig. 6 is a diagram illustrating the output stage circuit of the amplifier as a comparative example compared to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an operation waveform of the output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.
8 is a view for explaining power supply noise removal characteristics of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4.
9 is a view for explaining power supply noise removal characteristics of the output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.
10 is a diagram illustrating an equivalent circuit for analyzing the stability of the output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.
FIG. 11 is a diagram illustrating a loop gain and an input-output transfer function of the output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.
12 is a diagram illustrating an equivalent circuit for analyzing the stability of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4.
13 is a diagram illustrating a loop gain and an input-output transfer function of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4 in comparison with a comparative example.
14 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier according to an embodiment of the present invention.
15 is a block diagram schematically illustrating the output stage of an amplifier according to an embodiment of the present invention.
16 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating a buffer circuit according to an embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related well-known structures or functions may obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, that component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It should be understood that elements may be "connected", "coupled" or "connected".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레귤레이터를 개략적으로 예시하는 도면이다.1 is a view schematically illustrating a regulator according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 레귤레이터(10)는 증폭기(100), 기준전압 생성회로(200), 패스 트랜지스터(300) 및 출력전압 검출부(400)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the regulator 10 may include an amplifier 100, a reference voltage generation circuit 200, a pass transistor 300, and an output voltage detector 400.

레귤레이터(10)는 입력단자(A)를 통해 전원전압(Vdd)을 제공받고 출력단자(B)를 통해 부하로 출력전압(Vout)을 제공할 수 있다.The regulator 10 may provide a power supply voltage Vdd through the input terminal A and an output voltage Vout to the load through the output terminal B.

기준전압 생성회로(200)는 기준전압(Vref)을 생성하고 출력할 수 있다. 예시적으로, 기준전압 생성회로(200)는 전원전압(Vdd)을 전원으로 사용하여 동작하거나 또는 전원전압(Vdd)과 출력전압(Vout)을 모두 입력받고 선택적으로 전원으로 사용할 수도 있다. 기준전압 생성회로(200)에는 통상 밴드갭 레퍼런스(Band Gap Reference; BGR)로 언급되는 회로가 사용될 수 있다.The reference voltage generation circuit 200 may generate and output a reference voltage Vref. For example, the reference voltage generation circuit 200 may operate using the power source voltage Vdd as a power source or may receive both the power source voltage Vdd and the output voltage Vout and selectively use the power source. As the reference voltage generation circuit 200, a circuit commonly referred to as a band gap reference (BGR) may be used.

증폭기(100)는 출력전압(Vout)에 대응되는 제1 입력신호(Vin1)와 기준전압(Vref)에 대응되는 제2 입력신호(Vin2)를 입력받고, 제1 입력신호(Vin1)와 제2 입력신호(Vin2)의 차이를 증폭한 출력신호(Vao)를 출력할 수 있다. 예시적으로, 증폭기(100)의 제1 입력신호(Vin1)는 출력전압(Vout)이 출력전압 검출부(400)에 의해 분압된 전압일 수 있다. 예시적으로, 증폭기(100)의 제2 입력신호(Vin2)는 기준전압 생성회로(200)에 의해 생성된 기준전압(Vref)에 대응되는 전압일 수 있다. 기준전압 생성회로(200)에서 출력된 기준전압(Vref)은 별도의 처리가 없이 바로 증폭기(100)의 제2 입력신호(Vin2)로 사용될 수도 있지만, 소정의 처리를 거쳐 증폭기(100)의 제2 입력신호(Vin2)로 사용될 수도 있다. 증폭기(100)는 전원전압(Vdd)을 전원으로 사용하여 동작할 수 있다. The amplifier 100 receives the first input signal Vin1 corresponding to the output voltage Vout and the second input signal Vin2 corresponding to the reference voltage Vref, and the first input signal Vin1 and the second The output signal Vao amplifying the difference between the input signals Vin2 may be output. For example, the first input signal Vin1 of the amplifier 100 may be a voltage at which the output voltage Vout is divided by the output voltage detector 400. For example, the second input signal Vin2 of the amplifier 100 may be a voltage corresponding to the reference voltage Vref generated by the reference voltage generation circuit 200. The reference voltage Vref output from the reference voltage generation circuit 200 may be directly used as the second input signal Vin2 of the amplifier 100 without additional processing, but may be removed from the amplifier 100 after a predetermined process. It can also be used as an input signal (Vin2). The amplifier 100 may operate using a power supply voltage Vdd as a power supply.

패스 트랜지스터(300)는 증폭기 출력신호(Vao)에 응답하여 출력전압(Vout)을 조절할 수 있다. 패스 트랜지스터(300)에 의한 출력전압(Vout)의 조절은, 입력단자(A)로부터 출력단자(B)로 흐르는 전류의 조절 또는 전원전압(Vdd)과 출력전압(Vout) 사이의 전압강하의 조절 또는 패스 트랜지스터(300) 내부의 임피던스의 조절에 의해 수행되는 것으로 이해될 수 있다. 패스 트랜지스터(300)는 제1 단자(예, 소스)가 전원전압(Vdd)에 연결되고, 제2 단자(예, 드레인)는 출력전압(Vout)에 연결되며, 제3 단자(예, 게이트)는 증폭기 출력신호(Vao)에 연결될 수 있다. 도 1에는 패스 트랜지스터(MP)가 P 타입의 FET로 예시되어 있으나, 본 실시예가 이로 한정되는 것은 아니다.The pass transistor 300 may adjust the output voltage Vout in response to the amplifier output signal Vao. Adjustment of the output voltage (Vout) by the pass transistor 300, adjustment of the current flowing from the input terminal (A) to the output terminal (B) or the voltage drop between the power supply voltage (Vdd) and the output voltage (Vout) Alternatively, it may be understood that it is performed by adjusting the impedance inside the pass transistor 300. In the pass transistor 300, a first terminal (eg, source) is connected to a power supply voltage (Vdd), a second terminal (eg, drain) is connected to an output voltage (Vout), and a third terminal (eg, a gate). Can be connected to the amplifier output signal (Vao). 1, the pass transistor MP is illustrated as a P-type FET, but the present embodiment is not limited thereto.

출력전압 검출부(400)는 출력전압(Vout)에 대응되는 전압을 생성하여 증폭기(100)로 피드백하는 기능을 수행할 수 있다. 예시적으로, 출력전압 검출부(400)는 출력전압(Vout)을 분압한 전압을 증폭기의 제1 입력신호(Vin1)로 제공할 수 있다. 도 1에는 출력전압 검출부(400)가 두 개의 저항(R1, R2)을 포함하는 저항 분압부인 것으로 예시되어 있으나, 본 발명이 이로 한정되는 것은 아니고 다른 형태의 분압회로 또는 검출회로가 사용될 수 있다.The output voltage detector 400 may generate a voltage corresponding to the output voltage Vout and feed it back to the amplifier 100. For example, the output voltage detector 400 may provide a voltage obtained by dividing the output voltage Vout as the first input signal Vin1 of the amplifier. In FIG. 1, the output voltage detector 400 is illustrated as a resistance voltage divider including two resistors R1 and R2, but the present invention is not limited thereto, and other types of voltage divider circuits or detection circuits may be used.

도 1과 같은 구성에서, 증폭기(100)의 이득이 클 경우 증폭기(100)의 두 입력신호(Vin1, Vin2)는 실질적으로 같은 크기를 가질 수 있다. 예시적으로, 증폭기(100)는 출력전압(Vout)이 분압된 전압(Vin1)과 기준전압(Vref)이 같은 크기를 가지도록 패스 트랜지스터(300)를 구동하고, 이로 인해 출력전압(Vout)은 기준전압(Vref)에 대응되는 크기로 조절될 수 있다.In the configuration as shown in FIG. 1, when the gain of the amplifier 100 is large, the two input signals Vin1 and Vin2 of the amplifier 100 may have substantially the same magnitude. For example, the amplifier 100 drives the pass transistor 300 such that the voltage Vin1 divided by the output voltage Vout and the reference voltage Vref have the same size, and thus the output voltage Vout is It may be adjusted to a size corresponding to the reference voltage Vref.

도 2는 일 실시예에 따른 증폭기를 개략적으로 예시하는 블록도이다.2 is a block diagram schematically illustrating an amplifier according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 증폭기(100)는 이득 스테이지(110)와 출력 스테이지(120)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the amplifier 100 may include a gain stage 110 and an output stage 120.

이득 스테이지(110)는 제1 입력신호(Vin1)와 제2 입력신호(Vin2)를 입력받고, 제1 입력신호(Vin1)와 제2 입력신호(Vin2)의 차이를 증폭하여 제1 출력신호(Vgso)를 생성할 수 있다.The gain stage 110 receives the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2, amplifies the difference between the first input signal Vin1 and the second input signal Vin2, and amplifies the first output signal ( Vgso).

출력 스테이지(120)는 이득 스테이지(110)로부터 제1 출력신호(Vgso)를 입력받고 제2 출력신호(Vao)를 생성하여 출력단자를 통해 출력할 수 있다. 제2 출력신호(Vao)는 제1 출력신호(Vgso)를 증폭 또는 버퍼링한 신호일 수 있다. 출력 스테이지(120)가 출력하는 제2 출력신호(Vao)는 증폭기(100)의 출력신호일 수 있다. The output stage 120 may receive the first output signal Vgso from the gain stage 110 and generate the second output signal Vao and output it through the output terminal. The second output signal Vao may be a signal that amplifies or buffers the first output signal Vgso. The second output signal Vao output by the output stage 120 may be an output signal of the amplifier 100.

예시적으로, 이득 스테이지(110)의 증폭 이득은 출력 스테이지(120)의 증폭 이득에 비해 큰 값을 가질 수 있다. 예시적으로, 출력 스테이지(120)의 출력 임피던스는 이득 스테이지(110)의 출력 임피던스에 비해 작은 값을 가질 수 있다. 이 경우, 이득 스테이지(110)는 증폭기(100)의 이득 증폭 기능을 주로 담당하고, 출력 스테이지(120)는 증폭기(100)의 출력 임피던스를 낮추는 기능을 주로 담당할 수 있다. 예시적으로, 출력 스테이지(120)는 출력 임피던스를 낮추되 전압 증폭률은 1과 유사하게 설정되어 버퍼와 같이 동작할 수 있다. 이 경우, 출력 스테이지(120)는 버퍼 회로를 포함할 수 있다. For example, the gain gain of the gain stage 110 may have a larger value than the gain gain of the output stage 120. For example, the output impedance of the output stage 120 may have a smaller value than the output impedance of the gain stage 110. In this case, the gain stage 110 is mainly responsible for the gain amplification function of the amplifier 100, and the output stage 120 can be mainly responsible for the function of lowering the output impedance of the amplifier 100. For example, the output stage 120 lowers the output impedance but the voltage amplification factor is set similar to 1 to operate as a buffer. In this case, the output stage 120 may include a buffer circuit.

도 3은 일 실시예에 따른 증폭기 내부의 출력 스테이지를 개략적으로 예시하는 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating an output stage inside an amplifier according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 출력 스테이지(120)는 바이어스 생성부(121), 바이어스 조절부(122) 및 출력부(123)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the output stage 120 may include a bias generation unit 121, a bias adjustment unit 122, and an output unit 123.

바이어스 생성부(121)는 제1 바이어스 전압(Vb1)을 생성할 수 있다.The bias generator 121 may generate a first bias voltage Vb1.

바이어스 조절부(122)는 바이어스 생성부(121)로부터 제1 바이어스 전압(Vb1)을 제공받고 제2 바이어스 전압(Vb2)을 생성하여 출력할 수 있다. 바이어스 조절부(122)는 출력부(123)로부터 피드백 신호(Vn1)를 제공받고, 피드백 신호(Vn1)를 활용하여 제2 바이어스 전압(Vb2)을 조절할 수 있다. 본 실시예에서는 바이어스 조절부(122)가 피드백 신호(Vn1)를 활용하여 제2 바이어스 전압(Vb2)을 조절함으로써, 증폭기의 과도 응답, 안정도 및/또는 전원 노이즈 제거(PSR; Power Supply Rejection) 성능을 개선할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명하기로 한다.The bias adjusting unit 122 may receive the first bias voltage Vb1 from the bias generator 121 and generate and output the second bias voltage Vb2. The bias adjusting unit 122 may receive the feedback signal Vn1 from the output unit 123 and adjust the second bias voltage Vb2 using the feedback signal Vn1. In this embodiment, the bias adjusting unit 122 adjusts the second bias voltage Vb2 by using the feedback signal Vn1, so that the transient response, stability, and/or power supply rejection (PSR) performance of the amplifier is achieved. Can improve. This will be described in detail below.

출력부(123)는 외부(예, 이득 스테이지)로부터 입력신호(Vgso)를 제공받고, 바이어스 조절부(122)로부터 제2 바이어스 전압(Vb2)을 제공받으며, 제2 바이어스 전압(Vb2)에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 출력신호(Vao)를 생성할 수 있다. The output unit 123 receives an input signal Vgso from an external (eg, gain stage), receives a second bias voltage Vb2 from the bias adjustment unit 122, and corresponds to the second bias voltage Vb2. The output signal Vao may be generated using the bias current.

도 4는 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다. 도 4에는 증폭기의 출력 스테이지(120) 외에도 기준전압 생성회로(200), 증폭기 이득 스테이지(110), 패스 트랜지스터(300) 및 출력전압 검출부(400) 등도 함께 도시되어 있는데, 설명의 편의를 위해 출력 스테이지(120) 외의 다른 구성들은 간략히 도시되어 있다.4 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier according to an embodiment. In addition to the output stage 120 of the amplifier, a reference voltage generation circuit 200, an amplifier gain stage 110, a pass transistor 300, and an output voltage detector 400 are also shown. Other configurations than stage 120 are shown briefly.

출력 스테이지(120)는 바이어스 생성부(121), 바이어스 조절부(122) 및 출력부(123)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 출력 스테이지(120)는 버퍼로 동작할 수 있다.The output stage 120 may include a bias generation unit 121, a bias adjustment unit 122, and an output unit 123. As described above, the output stage 120 can operate as a buffer.

바이어스 생성부(121)는 제1 바이어스 전압(Vb1)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 바이어스 생성부(121)는 전원(Vdd)과 접지(GND) 사이에 직렬로 연결된 제1 트랜지스터(M1)와 전류원(Ibias)을 포함할 수 있다. 제1 트랜지스터(M1)는 전원(Vdd)에 소스가 연결되고, 게이트와 드레인이 상호 접속되어 전류원(Ibias)에 연결될 수 있다. 전류원(Ibias)은 제1 트랜지스터(M1)의 드레인과 접지(GND) 사이에 연결될 수 있다. 전류원은 바이어스 전류(Ibias)가 제1 트랜지스터(M1)을 통해 흐르도록 하고, 이에 따라 제1 트랜지스터(M1)의 게이트에는 바이어스 전류(Ibias)에 대응하는 제1 바이어스 전압(Vb1)이 생성될 수 있다. 제1 바이어스 전압(Vb1)은 바이어스 조절부(122)로 제공될 수 있다.The bias generator 121 may generate a first bias voltage Vb1. To this end, the bias generator 121 may include a first transistor M1 and a current source Ibias connected in series between the power supply Vdd and the ground GND. The source of the first transistor M1 is connected to the power supply Vdd, and the gate and drain are interconnected to be connected to the current source Ibias. The current source Ibias may be connected between the drain of the first transistor M1 and the ground GND. The current source causes the bias current Ibias to flow through the first transistor M1, so that a first bias voltage Vb1 corresponding to the bias current Ibias may be generated at the gate of the first transistor M1. have. The first bias voltage Vb1 may be provided to the bias adjusting unit 122.

출력부(123)는 제2 트랜지스터(M2) 내지 제5 트랜지스터(M5)를 포함할 수 있다. The output unit 123 may include a second transistor M2 to a fifth transistor M5.

제2 트랜지스터(M2)의 소스는 전원(Vdd)에 연결되고, 제2 트랜지스터(M2)의 드레인은 출력노드(n0)에 연결되며, 제2 트랜지스터(M2)의 게이트는 바이어스 조절부(122)가 출력하는 제2 바이어스 전압(Vb2)에 연결될 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)는 제2 바이어스 전압(Vb2)에 대응하는 바이어스 전류(I1)를 출력노드(n0)로 공급할 수 있다. The source of the second transistor M2 is connected to the power supply Vdd, the drain of the second transistor M2 is connected to the output node n0, and the gate of the second transistor M2 is the bias adjusting unit 122 It may be connected to the second bias voltage (Vb2) output. The second transistor M2 may supply a bias current I1 corresponding to the second bias voltage Vb2 to the output node n0.

제3 트랜지스터(M3)의 소스는 출력노드(n0)에 연결되고, 제3 트랜지스터(M3)의 드레인은 제1 노드(n1)에 연결되며, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트는 출력 스테이지(120)의 입력신호에 연결될 수 있다. 예시적으로, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결되는 입력신호는 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)일 수 있다. 제3 트랜지스터(M3)는 전류(I21)가 출력노드(n0)로부터 접지(GND)로 흐르도록 할 수 있다. 제3 트랜지스터(M3)를 통해 흐르는 전류(I21)는 이득 스테이지(110) 출력신호(Vgso)에 대응하여 달라질 수 있다. The source of the third transistor M3 is connected to the output node n0, the drain of the third transistor M3 is connected to the first node n1, and the gate of the third transistor M3 is the output stage 120 ). For example, the input signal connected to the gate of the third transistor M3 may be the output signal Vgso of the gain stage 110. The third transistor M3 may allow the current I21 to flow from the output node n0 to ground GND. The current I21 flowing through the third transistor M3 may be changed in response to the output signal Vgso of the gain stage 110.

제4 트랜지스터(M4)의 드레인은 제1 노드(n1)에 연결되고, 제4 트랜지스터(M4)의 소스는 접지(GND)에 연결되며, 제4 트랜지스터(M4)의 게이트는 바이어스 신호(Vbn)에 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(M5)의 드레인은 제2 트랜지스터(M2)의 드레인(즉, 출력노드(n0))에 연결되고, 제5 트랜지스터(M5)의 소스는 접지(GND)에 연결되며, 제5 트랜지스터(M5)의 게이트는 제1 노드(n1)에 연결될 수 있다. 제5 트랜지스터(M5)는 제1 노드 전압(Vn1)에 대응하여 출력노드(n0)로부터 접지(GND)로 전류(I22)가 흐르도록 함으로써, 트랜스컨덕턴스(transconductance) 증가시켜 출력 임피던스를 낮출 수 있다. 이러한 이유로 제4 트랜지스터(M4)와 제5 트랜지스터(M5)는 함께 트랜스컨덕턴스 부스트 스테이지(transconductance boost stage)라고 언급되기도 한다.The drain of the fourth transistor M4 is connected to the first node n1, the source of the fourth transistor M4 is connected to the ground GND, and the gate of the fourth transistor M4 is the bias signal Vbn. Can be connected to. The drain of the fifth transistor M5 is connected to the drain of the second transistor M2 (that is, the output node n0), the source of the fifth transistor M5 is connected to the ground GND, and the fifth transistor The gate of M5 may be connected to the first node n1. The fifth transistor M5 allows the current I22 to flow from the output node n0 to the ground GND in response to the first node voltage Vn1, thereby increasing transconductance and lowering the output impedance. . For this reason, the fourth transistor M4 and the fifth transistor M5 are also referred to as a transconductance boost stage.

제3 트랜지스터(M3)의 드레인과 제4 트랜지스터(M4)의 드레인이 상호 접속되는 제1 노드(n1)의 전압(Vn1)은 이득 스테이지(Vgso)의 출력신호(Vgso)에 대해 반대 방향으로 움직일 수 있다. 예시적으로, 제1 노드(n1)의 전압(Vn1)은 이득 스테이지(Vgso)의 출력신호(Vgso)가 반전된 형태를 가질 수 있다. 제1 노드(n1)의 전압(Vn1)은 바이어스 조절부(122)로 피드백될 수 있다.The voltage Vn1 of the first node n1, in which the drain of the third transistor M3 and the drain of the fourth transistor M4 are interconnected, is moved in the opposite direction to the output signal Vgso of the gain stage Vgso. Can. For example, the voltage Vn1 of the first node n1 may have a form in which the output signal Vgso of the gain stage Vgso is inverted. The voltage Vn1 of the first node n1 may be fed back to the bias adjusting unit 122.

이와 같이 구성된 출력부(123)는 구동 능력이 크고 출력 임피던스가 낮은 특성으로 인해 SSF(Super Source Follower)로 언급되기도 한다.The output unit 123 configured as described above may be referred to as an SSF (Super Source Follower) due to its large driving capability and low output impedance.

바이어스 조절부(122)는 상기 바이어스 생성부(121)로부터 제1 바이어스 전압(Vb1)을 제공받고, 상기 출력부(123)로부터 피드백 신호를 제공받으며, 상기 출력부(123)로 제2 바이어스 전압(Vb2)를 제공할 수 있다. 피드백 신호는 입력신호(Vgso)의 변화에 대해 반대로 움직이는 신호일 수 있다. 예시적으로, 피드백 신호는 제1 노드 전압(Vn1)일 수 있다. The bias adjusting unit 122 is provided with a first bias voltage Vb1 from the bias generating unit 121, a feedback signal is provided from the output unit 123, and a second bias voltage is supplied to the output unit 123. (Vb2). The feedback signal may be a signal that moves against the change of the input signal Vgso. For example, the feedback signal may be the first node voltage Vn1.

바이어스 조절부(122)는 제1 바이어스 전압(Vb1)과 제2 바이어스 전압(Vb2) 사이에 연결된 저항(Rs) 및 제2 바이어스 전압(Vb2)과 피드백 신호 사이에 연결된 커패시터(Cs)를 포함할 수 있다. 예시적으로, 저항(Rs)은 제1 트랜지스터(M1)의 게이트와 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 사이에 연결되고, 커패시터(Cs)는 제2 트랜지스터(M2)의 게이트와 제1 노드(n1) 사이에 연결될 수 있다. 여기서, 저항(Rs)은 실제 저항으로 구현되거나 또는 다른 소자를 사용하여 저항과 같이 동작하도록 구현될 수도 있다. 예시적으로, 반도체 트랜지스터를 사용하여 저항(Rs)을 구현할 경우 사이즈가 감소되고 제작이 용이하다는 장점이 있다.The bias adjusting unit 122 may include a resistor Rs connected between the first bias voltage Vb1 and the second bias voltage Vb2 and a capacitor Cs connected between the second bias voltage Vb2 and the feedback signal. Can. For example, the resistor Rs is connected between the gate of the first transistor M1 and the gate of the second transistor M2, and the capacitor Cs is the gate of the second transistor M2 and the first node n1 ). Here, the resistor Rs may be implemented as an actual resistor or may be implemented to operate like a resistor using another device. For example, when a resistor Rs is implemented using a semiconductor transistor, there is an advantage in that the size is reduced and manufacturing is easy.

바이어스 조절부(122)는 제1 바이어스 전압(Vb1)과 제2 바이어스 전압(Vb2) 사이에 저항(Rs)을 배치함으로써, 출력부(123)가 사용할 제2 바이어스 전압(Vb2)이 바이어스 생성부(121)가 생성한 제1 바이어스 전압(Vb1)에 영향을 받되 두 바이어스 전압(Vb1, Vb2)이 일시적으로 달라지는 것을 허용할 수 있다. 또한, 바이어스 조절부(122)는 제1 노드 전압(Vn1)과 제2 바이어스 전압(Vb2)을 커플링하는 커패시터(Cs)를 포함함으로써 출력부(123)의 제1 노드 전압(Vn1)에 따라 제2 바이어스 전압(Vb2)이 영향을 받도록 할 수 있다. 바이어스 조절부(122)의 이러한 특성으로 인해 증폭기(100)의 과도 특성, 안정도 및/또는 PSR 특성이 개선될 수 있다. 아래에서 이 부분에 대해 상세히 설명하기로 한다.The bias adjusting unit 122 arranges a resistor Rs between the first bias voltage Vb1 and the second bias voltage Vb2, so that the second bias voltage Vb2 to be used by the output unit 123 is a bias generator The first bias voltage Vb1 generated by 121 may be influenced, but the two bias voltages Vb1 and Vb2 may be temporarily changed. In addition, the bias adjusting unit 122 includes a capacitor Cs coupling the first node voltage Vn1 and the second bias voltage Vb2, so that the bias adjustment unit 122 is dependent on the first node voltage Vn1 of the output unit 123. The second bias voltage Vb2 may be affected. Due to these characteristics of the bias adjustment unit 122, the transient characteristics, stability and/or PSR characteristics of the amplifier 100 may be improved. This part will be described in detail below.

도 4는 본 실시예에 따른 회로가 증폭기의 출력 스테이지(120)로 사용되는 경우를 예시하고 있으나, 본 실시예에 따른 회로는 버퍼 회로로서 다른 응용에도 사용될 수 있다. 4 illustrates the case where the circuit according to the present embodiment is used as the output stage 120 of the amplifier, the circuit according to the present embodiment can be used for other applications as a buffer circuit.

도 5는 도 4의 출력 스테이지(120)의 동작 파형을 예시하는 도면이다. 도 5에는 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso, 즉 출력 스테이지의 입력신호), 제1 노드 전압(Vn1), 제2 바이어스 전압(Vb2) 및 출력 스테이지의 출력신호(Vao)가 순서대로 도시되어 있다. 이하 도 4와 도 5를 참조하여 출력 스테이지 회로의 동작을 설명하기로 한다. FIG. 5 is a diagram illustrating an operation waveform of the output stage 120 of FIG. 4. 5 shows the output signal of the gain stage 110 (Vgso, that is, the input signal of the output stage), the first node voltage Vn1, the second bias voltage Vb2, and the output signal of the output stage Vao in order. It is done. Hereinafter, the operation of the output stage circuit will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

시각 t1, t2, t3, t4에서 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)가 로우(low) 상태와 하이(high) 상태 사이를 전환하는 경우를 가정한다. 여기서, 로우 상태와 하이 상태는 과도 상태에서의 응답 특성을 살펴보기 위한 두 가지 상태로 이해될 수 있다. It is assumed that the output signal Vgso of the gain stage 110 switches between a low state and a high state at times t1, t2, t3, and t4. Here, the low state and the high state can be understood as two states for examining response characteristics in the transient state.

시각 t1에서 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)가 로우 상태로부터 하이 상태로 반전되면, 제3 트랜지스터(M3)에 의해 제1 노드 전압(Vn1)은 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)가 반전된 형태로 하이 상태에서 로우 상태로 반전될 수 있다. 제1 노드 전압(Vn1)은 커패시터(Cs)를 통해 제2 바이어스 전압(Vb2)에 연결되어 있는데, 커패시터(Cs) 전압은 순간적으로 급변할 수 없으므로(즉, 불연속이 될 수 없으므로) 제2 바이어스 전압(Vb2)에는 제1 노드 전압(Vn1)의 급격한 변화가 반영되어 제2 바이어스 전압(Vb2)도 t1에서 급격하게 하강한 후 점차 상승하는 형태가 된다. 제1 바이어스 전압(Vb1)이 일정하므로(전류원(Ibias)에는 일정한 전류가 흐르므로 제1 바이어스 전압(Vb1) 역시 일정하게 유지된다) 제2 바이어스 전압(Vb2)은 t1으로부터 시간이 경과하면서 점차 제1 바이어스 전압(Vb1)에 근접하도록 상승한다. When the output signal Vgso of the gain stage 110 is inverted from the low state to the high state at the time t1, the first node voltage Vn1 is output by the third transistor M3 by the third transistor M3. ) May be inverted from a high state to a low state in an inverted form. The first node voltage Vn1 is connected to the second bias voltage Vb2 through the capacitor Cs, and since the capacitor Cs voltage cannot change instantaneously (that is, it cannot be discontinuous), the second bias The voltage Vb2 reflects the sudden change of the first node voltage Vn1, and the second bias voltage Vb2 also drops sharply at t1 and gradually increases. Since the first bias voltage Vb1 is constant (a constant current flows in the current source Ibias, the first bias voltage Vb1 is also kept constant), the second bias voltage Vb2 gradually decreases as time elapses from t1. It rises to approach 1 bias voltage Vb1.

출력 스테이지(120)의 출력신호(Vao)는 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)에 대응하여 t1에서 상승을 시작한다. 출력 스테이지(120)의 출력신호(Vao)의 상승은 제2 트랜지스터(M2)로부터 공급되는 전류(I1)에 의존한다. 즉, 제2 트랜지스터(M2)로부터 공급되는 전류(I1)가 클수록 출력 스테이지(120)의 출력신호(Vao)는 빨리 상승할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 시각 t1에서 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 급격히 낮아진 상태이므로 t1에서 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)가 커질 수 있다(제2 트랜지스터(M2)에 제1 바이어스 전압(Vb1)이 그대로 인가되는 경우에 비해). 즉, 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 낮은 값을 유지하는 동안 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)는 커질 수 있고, 이로 인해 출력신호(Vao)의 상승 속도는 증가할 수 있다.The output signal Vao of the output stage 120 starts rising at t1 corresponding to the output signal Vgso of the gain stage 110. The rise of the output signal Vao of the output stage 120 depends on the current I1 supplied from the second transistor M2. That is, the greater the current I1 supplied from the second transistor M2, the faster the output signal Vao of the output stage 120 can rise. According to the present exemplary embodiment, the current supplied to the output node n0 through the second transistor M2 at t1 is the second bias voltage Vb2 at the time t1 because the second bias voltage Vb2 is sharply lower than the first bias voltage Vb1. I1) may be increased (compared to the case where the first bias voltage Vb1 is applied to the second transistor M2 as it is). That is, while the second bias voltage Vb2 maintains a lower value than the first bias voltage Vb1, the current I1 supplied to the output node n0 through the second transistor M2 may increase, Due to this, the rising speed of the output signal Vao may increase.

시각 t2에서 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)가 하이 상태로부터 로우 상태로 반전되면, 제3 트랜지스터(M3)에 의해 제1 노드 전압(Vn1)은 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)가 반전된 형태로 로우 상태에서 하이 상태로 반전된다. 제1 노드 전압(Vn1)의 급격한 상승은 커패시터(Cs)를 통해 제2 바이어스 전압(Vb2)에 반영되어, 제2 바이어스 전압(Vb2)도 t2에서 급격하게 상승한 후 점차 하강하며 제1 바이어스 전압(Vb1)을 따라가는 형태가 된다.When the output signal Vgso of the gain stage 110 is inverted from a high state to a low state at a time t2, the first node voltage Vn1 is output from the gain stage 110 by the third transistor M3. ) Is inverted to be inverted from low to high. The sudden rise of the first node voltage Vn1 is reflected in the second bias voltage Vb2 through the capacitor Cs, and the second bias voltage Vb2 also rises rapidly at t2 and then gradually decreases and decreases the first bias voltage ( Vb1).

출력 스테이지(120)의 출력신호(Vao)는 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)에 대응하여 t2에서 하강을 시작한다. 출력 스테이지(120)의 출력신호(Vao)는, 제3 트랜지스터(M2)를 통해 흐르는 전류(I21)와 제5 트랜지스터(M5)를 통해 흐르는 전류(I22)가 클수록 빠르게 하강하고, 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)가 클수록 느리게 하강한다. 본 실시예에 의하면, 시각 t2에서 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 높아진 상태이므로 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)가 작아지게 되어 출력신호(Vao)가 더 빨리 하강할 수 있다. 즉, 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 높은 값을 유지하는 동안 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)는 작아질 수 있고, 이로 인해 출력신호(Vao)의 하강 속도는 증가할 수 있다.The output signal Vao of the output stage 120 starts to fall at t2 corresponding to the output signal Vgso of the gain stage 110. The output signal Vao of the output stage 120 rapidly decreases as the current I21 flowing through the third transistor M2 and the current I22 flowing through the fifth transistor M5 increase, and the second transistor ( The larger the current I1 supplied to the output node n0 through M2), the slower the fall. According to the present embodiment, since the second bias voltage Vb2 is higher than the first bias voltage Vb1 at time t2, the current I1 supplied to the output node n0 through the second transistor M2 is As it becomes smaller, the output signal Vao may fall faster. That is, while the second bias voltage Vb2 maintains a higher value than the first bias voltage Vb1, the current I1 supplied to the output node n0 through the second transistor M2 may be small. , Due to this, the descending speed of the output signal Vao may increase.

이와 같이, 본 실시예에서는 출력신호(Vao)의 변화 구간에서 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)과 다른 형태를 가지게 함으로써 출력신호(Vao)의 과도 특성을 개선할 수 있다. 이를 위해, 예시적으로, 바이어스 조절부(122)는 입력신호(Vgso)와 반대로 움직이는 피드백 신호(예, 제1 노드 전압)를 이용하여, 출력신호(Vao)의 상승 구간에서 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 낮은 값을 가지도록 함으로써 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)를 증가시키고, 출력신호(Vao)의 하강 구간에서 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 높은 값을 가지도록 함으로써 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I1)를 감소시킬 수 있다. 제2 트랜지스터(M2)의 전류 공급 능력이 제3 내지 제5 트랜지스터(M3 ~ M5)에 의한 전류 싱크(sink) 능력에 비해 상대적으로 약한 것이 일반적이므로, 본 실시예에 의한 과도 특성 개선 효과는 출력신호(Vao)의 상승 구간에서 더욱 큰 효과를 발휘할 수 있다.As described above, in the present embodiment, the transient characteristic of the output signal Vao can be improved by making the second bias voltage Vb2 different from the first bias voltage Vb1 in the change section of the output signal Vao. . To this end, illustratively, the bias adjusting unit 122 uses a feedback signal (eg, a first node voltage) moving opposite to the input signal Vgso, to increase the second bias voltage in the rising section of the output signal Vao ( Vb2) increases the current (I1) supplied to the output node (n0) by having a lower value than the first bias voltage (Vb1), and the second bias voltage (Vb2) in the falling section of the output signal (Vao) By having a value higher than that of the first bias voltage Vb1, the current I1 supplied to the output node n0 can be reduced. Since the current supply capability of the second transistor M2 is relatively weak compared to the current sink capability of the third to fifth transistors M3 to M5, the effect of improving the transient characteristics according to this embodiment is output. In the rising section of the signal Vao, a greater effect can be exhibited.

도 6은 본 발명의 실시예에 대비되는 비교예로서의 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이고, 도 7은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 동작 파형을 예시하는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier as a comparative example compared to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating an operation waveform of an output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.

도 6 및 도 7을 참조하면, 비교예의 출력 스테이지(20)는 도 4의 실시예에 비해 바이어스 조절부를 포함하지 않는 점에서 차이가 있다. 즉, 비교예의 출력 스테이지(20)는 제1 트랜지스터(M1)의 게이트가 제2 트랜지스터(M2)의 게이트와 직접 연결되어, 제2 바이어스 전압(Vb2)이 제1 바이어스 전압(Vb1)과 동일한 전압을 유지한다는 점에서 도 4의 실시예와 차이가 있다.Referring to FIGS. 6 and 7, the output stage 20 of the comparative example is different in that it does not include a bias adjusting unit compared to the embodiment of FIG. 4. That is, in the output stage 20 of the comparative example, the gate of the first transistor M1 is directly connected to the gate of the second transistor M2, such that the second bias voltage Vb2 is the same as the first bias voltage Vb1. It differs from the embodiment of FIG. 4 in that it maintains.

이 경우, 제2 바이어스 전압(Vb2)은 제1 바이어스 전압(Vb1)과 마찬가지로 출력신호(Vao)의 상승 또는 하강과 무관하게 실질적으로 일정한 값을 유지하므로 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력노드(n0)로 공급되는 전류(I3)도 일정하게 유지된다. 따라서 출력신호(Vao)의 상승 및 하강 속도를 높이는 효과가 나타나지 않는다. 비교예의 출력 스테이지(20)는 제2 트랜지스터(M2)를 통한 전류 공급 능력이 제3 내지 제5 트랜지스터(M3 ~ M5)에 의한 전류 싱크(sink) 능력에 비해 상대적으로 부족하므로 출력신호(Vao)의 상승 속도가 느리다는 단점이 더욱 크게 부각될 수 있다.In this case, since the second bias voltage Vb2 maintains a substantially constant value regardless of the rise or fall of the output signal Vao, like the first bias voltage Vb1, the output node (through the second transistor M2) The current I3 supplied to n0) is also kept constant. Therefore, there is no effect of increasing the rising and falling speed of the output signal Vao. In the output stage 20 of the comparative example, since the current supply capability through the second transistor M2 is relatively insufficient compared to the current sink capability by the third to fifth transistors M3 to M5, the output signal Vao The disadvantage that the rate of ascension is slow may be highlighted.

도 8은 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 전원 노이즈 제거 특성을 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining power supply noise removal characteristics of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4.

전원(Vdd)에는 다양한 주파수 성분의 노이즈가 포함될 수 있다. 레귤레이터의 출력전압(Vout)에는 전원(Vdd)의 노이즈 성분이 나타나지 않는 것이 바람직하다. 전원 노이즈 제거 특성은 PSR(Power Supply Rejection) 특성으로 언급되기도 한다. The power supply Vdd may include noise of various frequency components. It is preferable that the noise component of the power supply Vdd does not appear in the output voltage Vout of the regulator. The power noise rejection characteristic is also referred to as a power supply rejection (PSR) characteristic.

레귤레이터의 출력전압(Vout)에 전원 노이즈가 나타나지 않도록 하기 위해 증폭기 출력신호(Vao)에는 반대로 전원 노이즈가 포함되도록 하는 것이 바람직하다. 패스 트랜지스터(300)의 소스는 전원(Vdd)에 연결되어 있어 패스 트랜지스터(300)의 게이트에 전원 노이즈가 포함되지 않을 경우 전원(Vdd) 노이즈가 패스 트랜지스터(300)의 소스로부터 드레인을 통해 전달되어 출력전압(Vout)에 영향을 줄 수 있다. 즉, 패스 트랜지스터(300)의 소스와 게이트에 공통으로 전원 노이즈가 인가되도록 할 경우, 패스 트랜지스터(300)의 게이트와 소스의 상호 상쇄로 인해 최종 출력전압(Vout)에 전원 노이즈가 나타나지 않을 수 있다. In order to prevent power supply noise from appearing at the output voltage Vout of the regulator, it is preferable to include power supply noise in the amplifier output signal Vao. The source of the pass transistor 300 is connected to the power supply (Vdd), so when the gate of the pass transistor 300 does not include power supply noise, the power supply (Vdd) noise is transmitted from the source of the pass transistor 300 through the drain. It can affect the output voltage (Vout). That is, when power noise is commonly applied to the source and the gate of the pass transistor 300, power noise may not appear in the final output voltage Vout due to mutual cancellation of the gate and the source of the pass transistor 300. .

먼저, 제3 트랜지스터(M3)를 통한 전원 노이즈의 저주파 성분의 전달에 대해 살펴본다. 이득 스테이지(110)는 전원(Vdd)을 사용하여 동작할 수 있다. 이득 스테이지(110)는 일반적으로 내부에 저항과 기생 커패시턴스 등을 포함하고 있어, 전원(Vdd) 노이즈의 고주파 성분은 제거되고 저주파 성분은 출력신호(Vgso)를 통해 출력 스테이지(120)로 전달될 수 있다. 이 경우 전원(Vdd) 노이즈의 저주파 성분은 제3 트랜지스터(M3)를 통해 증폭기 출력신호(Vao)에 포함될 수 있다.First, the transmission of low-frequency components of power supply noise through the third transistor M3 will be described. The gain stage 110 may operate using a power supply Vdd. The gain stage 110 generally includes internal resistance and parasitic capacitance, so that the high frequency component of the power supply Vdd noise is removed and the low frequency component can be transmitted to the output stage 120 through the output signal Vgso. have. In this case, the low frequency component of the power supply Vdd noise may be included in the amplifier output signal Vao through the third transistor M3.

다음으로, 제2 트랜지스터(M2)를 통한 전원 노이즈의 고주파 성분의 전달에 대해 살펴본다. 전원 노이즈의 고주파 성분과 저주파 성분은 모두 제1 트랜지스터(M1)를 통해 제1 바이어스 전압(Vb1)에 영향을 줄 수 있다. 그런데 바이어스 조절부(122)의 저항(Rs)와 커패시터(Cs)는 저주파 통과 필터 역할을 수행하므로 제2 바이어스 전압(Vb2)에는 전원 노이즈의 고주파 성분은 감소되고 전원 노이즈 저주파 성분이 주로 남게 된다. 제2 트랜지스터(M2)의 게이트에는 전원 노이즈 저주파 성분이 있고, 제2 트랜지스터(M2)의 소스에는 전원 노이즈의 고주파 성분과 저주파 성분이 모두 포함되어 있으므로, 전원 노이즈 저주파 성분은 제2 트랜지스터(M2)의 게이트와 소스에 동일하게 포함되어 서로 상쇄되고, 전원 노이즈 고주파 성분만이 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력신호(Vao)로 전달될 수 있다. Next, the transmission of the high frequency component of the power supply noise through the second transistor M2 will be described. Both the high frequency component and the low frequency component of the power supply noise may affect the first bias voltage Vb1 through the first transistor M1. However, since the resistor Rs and the capacitor Cs of the bias adjusting unit 122 function as a low-pass filter, the high frequency component of the power supply noise is reduced and the power supply noise low frequency component is mainly left in the second bias voltage Vb2. Since the gate of the second transistor M2 has a power supply noise low frequency component, and the source of the second transistor M2 includes both the high frequency component and the low frequency component of the power supply noise, the power supply noise low frequency component is the second transistor M2. The same is included in the gate and the source of each other to cancel each other, and only the high-frequency power supply noise component may be transmitted to the output signal Vao through the second transistor M2.

따라서, 증폭기 출력신호(Vao)에는 제2 트랜지스터(M2)를 통해 전달된 전원 노이즈 고주파 성분과 제3 트랜지스터(M3)를 통해 전달된 전원 노이즈 저주파 성분이 모두 포함되어 레귤레이터의 최종 출력전압(Vout)에는 전원 노이즈 성분이 줄어들 수 있다. Accordingly, the amplifier output signal Vao includes both the high-frequency power supply noise component transmitted through the second transistor M2 and the low-frequency power supply component noise transmitted through the third transistor M3, and thus the final output voltage Vout of the regulator. The power supply noise component may be reduced.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 바이어스 조절부(122)에 의해 제2 바이어스 전압(Vb2)에는 제1 바이어스 전압(Vb1)에 비해 전원 노이즈의 고주파 성분이 감소될 수 있다. 이 경우, 증폭기 출력신호(Vao)에는 전원 노이즈의 고주파 성분이 증가되어, 레귤레이터 출력전압(Vout)에는 전원 노이즈 성분이 줄어들 수 있다. 레귤레이터 출력전압(Vout)의 전원 노이즈 성분을 효과적으로 줄이기 위해서는, 제2 트랜지스터(M2)를 통해 전달되는 전원 노이즈 고주파 성분의 주파수 범위가 제3 트랜지스터(M3)를 통해 전달되는 전원 노이즈 저주파 성분의 주파수 범위와 겹치지는 않으면서 상호 보완되어 전체 주파수 범위의 전원 노이즈가 출력신호(Vao)에 나타날 수 있도록 설계하는 것이 바람직할 것이다. As described above, according to the present embodiment, the high frequency component of the power supply noise may be reduced in the second bias voltage Vb2 by the bias adjusting unit 122 compared to the first bias voltage Vb1. In this case, the high frequency component of the power supply noise is increased in the amplifier output signal Vao, and the power supply noise component may be reduced in the regulator output voltage Vout. In order to effectively reduce the power supply noise component of the regulator output voltage Vout, the frequency range of the power supply noise high frequency component transmitted through the second transistor M2 is the frequency range of the power supply noise low frequency component transmitted through the third transistor M3. It would be desirable to design such that power supply noises in the entire frequency range may appear in the output signal Vao without complementing each other.

도 9는 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지 회로의 전원 노이즈 제거 특성을 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining power supply noise removal characteristics of the output stage circuit according to the comparative example of FIG. 6.

도 9를 참조하면, 비교예의 경우 바이어스 조절부가 없으므로 제1 바이어스 전압(Vb1)에 발생한 전원 노이즈의 고주파 성분과 저주파 성분은 모두 제2 바이어스 전압(Vb2)으로 전달된다. 이 경우 제2 트랜지스터(M2)의 게이트와 소스에는 모두 전원 노이즈의 고주파 성분과 저주파 성분이 포함되어 있으므로, 전원 노이즈는 서로 상쇄되어 제2 트랜지스터(M2)를 통해 출력신호(Vao)로 전달되지 않는다. 따라서 출력신호(Vao)에는 전원 노이즈의 고주파 성분이 포함되지 않으므로 패스 트랜지스터(300)의 소스에 인가된 전원 노이즈 고주파 성분이 패스 트랜지스터(300)를 통해 출력전압(Vout)에 나타날 수 있다. Referring to FIG. 9, in the case of the comparative example, since there is no bias adjusting unit, both the high frequency component and the low frequency component of the power supply noise generated in the first bias voltage Vb1 are transferred to the second bias voltage Vb2. In this case, since both the gate and the source of the second transistor M2 include a high frequency component and a low frequency component of power supply noise, the power supply noises cancel each other and are not transmitted to the output signal Vao through the second transistor M2. . Therefore, since the high frequency component of the power supply noise is not included in the output signal Vao, the high frequency component of the power supply noise applied to the source of the pass transistor 300 may appear at the output voltage Vout through the pass transistor 300.

이상 도 8 및 도 9를 통해 대비한 바와 같이, 본 실시예에 따른 출력 스테이지(120)를 포함하는 레귤레이터는 전원 노이즈 제거 성능이 개선될 수 있다.As described above with reference to FIGS. 8 and 9, the regulator including the output stage 120 according to the present embodiment may improve power noise removal performance.

다음으로 도 10 내지 도 13을 참조하여, 본 실시예에 따른 증폭기와 레귤레이터는 우수한 안정도 특성을 가진다는 것에 대해 설명한다.Next, referring to FIGS. 10 to 13, it will be described that the amplifier and the regulator according to the present embodiment have excellent stability characteristics.

먼저, 도 10 및 도 11을 참조하여 도 6의 비교예에 대한 안정도 특성을 살펴본다. 도 10은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지의 안정도를 분석하기 위한 등가 회로를 예시하는 도면이고, 도 11은 도 6의 비교예에 따른 출력 스테이지의 루프 이득과 입력-출력 전달함수를 예시하는 도면이다.First, the stability characteristics of the comparative example of FIG. 6 will be described with reference to FIGS. 10 and 11. 10 is a diagram illustrating an equivalent circuit for analyzing the stability of the output stage according to the comparative example of FIG. 6, and FIG. 11 is a diagram illustrating a loop gain and an input-output transfer function of the output stage according to the comparative example of FIG. It is a drawing.

도 10의 회로는 도 6의 회로와 실질적으로 동일하지만 안정도에 영향을 주는 기생 성분들이 함께 도시되어 있다. 예시적으로, 커패시터(Co2)는 제2 트랜지스터(M2)의 게이트 단자의 입력 커패시턴스, 저항(Ro1)은 제4 트랜지스터의 출력 임피던스, 커패시터(Co1)는 제5 트랜지스터(M5)의 게이트 단자의 입력 커패시턴스, 커패시터(Cp)는 패스 트랜지스터(300)의 게이트 단자의 입력 커패시턴스로 이해될 수 있다. 이들 기생 성분들은 별도로 부가된 소자가 아니라 트랜지스터들에 내재된 기생 성분들로 이해될 수 있지만, 필요에 따라 별도의 저항이나 커패시터가 부가될 수도 있다. 또한, 이들 기생 성분들의 각각에 대해 트랜지스터를 특정하며 해당 트랜지스터의 기생 성분인 것으로 설명하였으나 이는 기생 성분에 기여하는 대표적인 소자를 예시한 것으로서 인접한 다른 소자나 배선 등의 기생 성분이 함께 포함될 수 있다.The circuit of FIG. 10 is substantially the same as the circuit of FIG. 6, but the parasitic components affecting stability are also shown. For example, the capacitor Co2 is the input capacitance of the gate terminal of the second transistor M2, the resistor Ro1 is the output impedance of the fourth transistor, and the capacitor Co1 is the input of the gate terminal of the fifth transistor M5. Capacitance, capacitor Cp may be understood as the input capacitance of the gate terminal of pass transistor 300. These parasitic components may be understood as parasitic components inherent in transistors, not separately added elements, but additional resistors or capacitors may be added as necessary. In addition, a transistor is specified for each of these parasitic components and described as being a parasitic component of the transistor, which illustrates a typical element contributing to the parasitic component and may include parasitic components such as other adjacent elements or wiring.

도 10을 참조하면, 출력 스테이지(20)에는 피드백 루프(loop 1)가 형성될 수 있다. 제1 노드 전압(Vn1)은 제5 트랜지스터(M5)를 통해 출력신호(Vao)에 영향을 주고, 출력신호(Vao)는 다시 제3 트랜지스터(M3)를 통해 제1 노드 전압(Vn1)에 영향을 주는 방식으로 피드백 루프(loop 1)가 형성될 수 있다. Referring to FIG. 10, a feedback loop (loop 1) may be formed in the output stage 20. The first node voltage Vn1 affects the output signal Vao through the fifth transistor M5, and the output signal Vao again affects the first node voltage Vn1 through the third transistor M3. The feedback loop (loop 1) may be formed in a manner to give.

도 10에 예시된 기생 성분들을 고려하여 피드백 루프(loop 1)의 주파수 특성을 구해 보면 아래 수학식 1 내지 수학식 3과 같다.When the frequency characteristics of the feedback loop (loop 1) are obtained by considering the parasitic components illustrated in FIG. 10, Equations 1 to 3 are as follows.

[수학식 1][Equation 1]

DC gain = gm_m5·Ro1DC gain = gm_m5·Ro1

[수학식 2][Equation 2]

fp2 = gm_m3 /(Cp·2·π)fp2 = gm_m3 /(Cp·2·π)

[수학식 3][Equation 3]

fp3 = 1 / (Co1·Ro1·2·π) fp3 = 1 / (Co1·Ro1·2·π)

여기서, gm_m5는 제5 트랜지스터(M5)의 트랜스컨덕턴스이고, gm_m3는 제3 트랜지스터(M3)의 트랜스컨덕턴스이다. 참고로, 도 13을 통한 본 실시예와의 대비에서 혼란을 줄이기 위해, 비교예의 두 개의 극점(pole) 주파수에 대해 제1 극점 주파수(fp1)는 생략하고 제2 극점 주파수(fp2)와 제3 극점 주파수(fp3)로 명명한다. Here, gm_m5 is the transconductance of the fifth transistor M5, and gm_m3 is the transconductance of the third transistor M3. For reference, in order to reduce confusion in comparison with the present embodiment through FIG. 13, the first pole frequency fp1 is omitted and the second pole frequency fp2 and the third pole frequency are omitted for two pole frequencies of the comparative example. It is called the pole frequency (fp3).

도 11은 수학식 1 내지 수학식 3을 이용하여 구한 피드백 루프 이득(1101)과 입력신호(Vgso)에 대한 출력신호(Vao)의 전달함수(1102)을 예시적으로 도시하고 있다. 피드백 루프 이득(1101)은 단위 이득 주파수(UGF; Unity Gain Frequency) 내에 두 개의 극점(fp2, fp3)을 포함하고 있으므로 UGF 부근에서 위상이 180도에 근접하여 위상 마진(phase margin)이 부족할 수 있다. 피드백 루프(loop 1)의 위상 마진이 부족할 경우, 입력-출력 전달함수(1102)에는 UGF에서 피크(peak; 1103)가 발생할 수 있다. 피크(1103)의 크기는 위상 마진에 영향을 받으므로 위상 마진이 적을수록 피크(1103)가 커질 수 있다. 전달함수(1102)에서 피크(113)가 발생하는 것은 레귤레이터의 시스템 안정성 측면에서 바람직하지 않다.11 exemplarily shows the feedback loop gain 1101 obtained using Equations 1 to 3 and the transfer function 1102 of the output signal Vao for the input signal Vgso. Since the feedback loop gain 1101 includes two poles fp2 and fp3 in the unity gain frequency (UGF), the phase margin may be insufficient because the phase approaches 180 degrees near the UGF. . When the phase margin of the feedback loop (loop 1) is insufficient, a peak (peak) 1103 may occur in the UGF in the input-output transfer function 1102. Since the magnitude of the peak 1103 is affected by the phase margin, the smaller the phase margin, the larger the peak 1103 may be. The occurrence of the peak 113 in the transfer function 1102 is undesirable in terms of the system stability of the regulator.

다음으로 도 12와 도 13을 참조하여 도 4에 예시된 실시예의 안정도를 살펴본다. 도 12는 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지의 안정도를 분석하기 위한 등가 회로를 예시하는 도면이고, 도 13은 도 4의 실시예에 따른 출력 스테이지 회로의 루프 이득과 입력-출력 전달함수를 비교예와 대비하여 예시하는 도면이다.Next, the stability of the embodiment illustrated in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a diagram illustrating an equivalent circuit for analyzing the stability of the output stage according to the embodiment of FIG. 4, and FIG. 13 compares the loop gain and the input-output transfer function of the output stage circuit according to the embodiment of FIG. 4 It is a figure exemplifying in contrast to an example.

도 12의 회로는 도 4의 회로와 실질적으로 동일하지만 안정도에 영향을 주는 기생 성분들이 함께 도시되어 있다. 도 12를 참조하면, 피드백 루프(loop 1)가 형성되는 점에서는 비교예와 유사하지만 본 실시예의 경우 저항(Rs)과 커패시터(Cs)의 추가로 인해 극점과 영점이 추가로 생기고 기존 극점의 위치가 변경될 수 있다.The circuit of FIG. 12 is substantially the same as the circuit of FIG. 4, but with the parasitic components affecting stability. 12, the feedback loop (loop 1) is formed in a similar manner to the comparative example, but in the present embodiment, additional poles and zeros occur due to the addition of resistors (Rs) and capacitors (Cs), and the location of the existing poles Can be changed.

도 12의 회로에 대한 피드백 루프(loop 1)의 주파수 특성을 구해 보면 아래 수학식 4 내지 수학식 8과 같다.The frequency characteristics of the feedback loop (loop 1) for the circuit of FIG. 12 are obtained from Equations 4 to 8 below.

[수학식 4][Equation 4]

DC gain = gm_m5·Ro1DC gain = gm_m5·Ro1

[수학식 5][Equation 5]

fp1 = 1 / (Cs·(Ro1 + Rs)·2·π)fp1 = 1 / (Cs·(Ro1 + Rs)·2·π)

[수학식 6][Equation 6]

fz1 = 1 / (Cs·Rs·2·π)fz1 = 1 / (Cs·Rs·2·π)

[수학식 7][Equation 7]

fp2 = gm_m3 /(Cp·2·π)fp2 = gm_m3 /(Cp·2·π)

[수학식 8][Equation 8]

fp3 = 1 / ((Co1 + Co2)·(Ro1∥Rs)·2·π)fp3 = 1 / ((Co1 + Co2)·(Ro1∥Rs)·2·π)

여기서, Ro1∥Rs는 저항(Ro1)과 저항(Rs)이 병렬로 연결된 경우의 저항값을 의미한다.Here, Ro1∥Rs means the resistance value when the resistor Ro1 and the resistor Rs are connected in parallel.

본 실시예의 경우 UGF 내에 제1 극점(fp1)과 제1 영점(fz1)이 더 생기고, 제3 극점(fp3)의 주파수가 변화된 점에서 비교예의 경우와 차이가 있다.In the case of this embodiment, the first pole (fp1) and the first zero point (fz1) are generated in the UGF, and the frequency of the third pole (fp3) is changed, which is different from the case of the comparative example.

도 13에 예시된 루프 이득(1301)을 참조하면, 제1 극점(fp1)과 제1 영점(fz1)은 제2 극점(fp2)에 비해 낮은 주파수 영역에 형성되고 서로 상쇄되어 시스템 안정성에 별다른 영향을 주지 않을 수 있다. 제3 극점 주파수(fp3)는, 수학식 8을 통해 알 수 있는 바와 같이, 커패시턴스가 증가하지만 저항값이 Ro1과 Rs의 병렬 저항값으로 바뀌면서 감소하므로, Rs의 설계에 따라 제3 극점 주파수(fp3)를 UGF보다 높은 주파수로 이동시킬 수 있다. 이 경우 UGF 내에는 2개의 극점(fp1, fp2)과 1개의 영점(fz1)이 존재하게 되어 UGF에서의 위상 마진을 충분히 높일 수 있다. 설령, 제3 극점 주파수(fp3)가 UGF보다 높은 주파수가 되도록 설계하기는 곤란할 경우에도 제3 극점 주파수(fp3)가 높아질수록 UGF에서의 위상 마진은 점점 증가하므로 안정성을 높이는데 도움이 될 수 있다. 제3 극점 주파수(fp3)를 상대적으로 높은 주파수로 이동시킬 경우 위상 마진이 증가하여 입력(Vgso)-출력(Vao) 전달함수(1302)의 UGF에서 발생하는 피크(1303)가 비교예의 피크(1103)에 비해 감소할 수 있다. Referring to the loop gain 1301 illustrated in FIG. 13, the first pole fp1 and the first zero point fz1 are formed in a lower frequency region and cancel each other than the second pole fp2, and thus have a different effect on system stability. May not give. The third pole frequency (fp3), as can be seen through Equation 8, increases the capacitance but decreases as the resistance value changes to the parallel resistance value of Ro1 and Rs, so the third pole frequency (fp3) according to the design of Rs ) To a higher frequency than UGF. In this case, two poles (fp1, fp2) and one zero point (fz1) exist in the UGF, so that the phase margin in the UGF can be sufficiently increased. Even if it is difficult to design such that the third pole frequency (fp3) is higher than UGF, the phase margin in UGF increases as the third pole frequency (fp3) increases, which may help to increase stability. . When the third pole frequency (fp3) is moved to a relatively high frequency, the phase margin increases so that the peak 1303 occurring in the UGF of the input (Vgso)-output (Vao) transfer function 1302 is the peak 1103 of the comparative example ).

이와 같이, 본 실시예의 경우 바이어스 조절부의 저항(Rs)과 커패시터(Cs)로 인해 출력 스테이지(120)의 피드백 루프(loop 1)의 제3 극점 주파수(fp3)가 상대적으로 높은 주파수로 이동할 수 있고, 이로 인해 증폭기 및 레귤레이터의 안정성이 높아질 수 있다.As described above, in the present embodiment, the third pole frequency fp3 of the feedback loop loop 1 of the output stage 120 may move to a relatively high frequency due to the resistor Rs and the capacitor Cs of the bias adjusting unit, , This can increase the stability of the amplifier and regulator.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다.14 is a diagram illustrating an output stage circuit of an amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 14에 예시된 회로는 도 4의 저항(Rs)이 트랜지스터(M6)로 구현되는 경우를 예시하고 있다. 저항(Rs)을 구현하기 위해, 제6 트랜지스터(M6)의 소스는 제1 트랜지스터(M1)의 게이트에 연결되고, 제6 트랜지스터(M6)의 드레인과 게이트는 상호 접속되어 제2 트랜지스터(M2)의 게이트에 연결될 수 있다. 이와 같이, 저항(Rs)을 트랜지스터(M6)로 구현할 경우 사이즈를 줄일 수 있고 제조가 용이하다는 장점이 있다.The circuit illustrated in FIG. 14 illustrates a case where the resistor Rs of FIG. 4 is implemented as a transistor M6. To implement the resistor Rs, the source of the sixth transistor M6 is connected to the gate of the first transistor M1, and the drain and gate of the sixth transistor M6 are interconnected to connect the second transistor M2. It can be connected to the gate. As described above, when the resistor Rs is implemented as the transistor M6, the size can be reduced and manufacturing is easy.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 증폭기의 출력 스테이지를 개략적으로 예시하는 블록도이다.15 is a block diagram schematically illustrating the output stage of an amplifier according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 출력 스테이지(1520)는 전원 노이즈 피드포워드부(1524)를 더 포함할 수 있다. 전원 노이즈 피드포워드부(1524)는 전원 노이즈의 저주파 성분을 출력노드(Vao)로 전달하도록 동작할 수 있다. 전술한 바와 같이, 증폭기의 이득 스테이지는 전원 노이즈의 저주파 성분을 어느 정도 출력 스테이지로 전달하지만, 전원 노이즈 피드포워드부(1524)는 전원 노이즈의 저주파 성분을 더욱 효율적으로 전달하기 위해 부가될 수 있다.Referring to FIG. 15, the output stage 1520 may further include a power supply noise feed forward unit 1524. The power supply noise feed forward unit 1524 may operate to transfer the low frequency component of the power supply noise to the output node Vao. As described above, the gain stage of the amplifier transfers the low frequency component of the power supply noise to the output stage to some extent, but the power supply noise feed forward unit 1524 may be added to more efficiently transfer the low frequency component of the power supply noise.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 출력 스테이지 회로를 예시하는 도면이다. 도 16의 회로는 도 4의 회로에 비해 전원 노이즈 피드포워드부(1524)가 더 포함된 점에서 차이가 있다. 16 is a diagram illustrating an output stage circuit according to an embodiment of the present invention. The circuit of FIG. 16 differs in that the power supply noise feedforward unit 1524 is further included compared to the circuit of FIG. 4.

전원 노이즈 피드포워드부(1524)는 제11 트랜지스터 내지 제15 트랜지스터(M11 ~ M15)를 포함할 수 있다. 제11 트랜지스터(M11)의 소스는 전원(Vdd)에 연결되고, 제11 트랜지스터(M11)의 게이트는 바이어스 전압(Vbp)에 연결될 수 있다. 제12 트랜지스터(M12)의 소스는 접지(GND)에 연결되고, 제12 트랜지스터(M12)의 드레인은 제11 트랜지스터(M11)의 드레인에 연결되며, 제12 트랜지스터(M12)의 게이트는 제14 트랜지스터(M14)의 소스에 연결될 수 있다. 제13 트랜지스터(M13)의 소스는 전원(Vdd)에 연결되고, 제13 트랜지스터(M13)의 드레인은 게이트와 상호 접속되어 출력신호(Vffo)로서 제3 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결될 수 있다. 제14 트랜지스터(M14)의 드레인은 제13 트랜지스터(M13)의 드레인에 연결되고, 제14 트랜지스터(M14)의 소스는 제12 트랜지스터(M12)의 게이트에 연결되며, 제14 트랜지스터(M14)의 게이트는 제12 트랜지스터(M12)의 드레인에 연결될 수 있다. 제15 트랜지스터(M15)의 소스는 접지(GND)에 연결되고, 제15 트랜지스터(M15)의 드레인은 제12 트랜지스터(M12)의 게이트에 연결되며, 제15 트랜지스터(M15)의 게이트는 이득 스테이지(110)의 출력신호(Vgso)에 연결될 수 있다.The power supply noise feed forward unit 1524 may include eleventh to fifteenth transistors M11 to M15. The source of the eleventh transistor M11 may be connected to the power supply Vdd, and the gate of the eleventh transistor M11 may be connected to the bias voltage Vbp. The source of the twelfth transistor M12 is connected to ground (GND), the drain of the twelfth transistor M12 is connected to the drain of the eleventh transistor M11, and the gate of the twelfth transistor M12 is the fourteenth transistor It may be connected to the source of (M14). The source of the thirteenth transistor M13 is connected to the power supply Vdd, and the drain of the thirteenth transistor M13 is interconnected with the gate to be connected to the gate of the third transistor M3 as an output signal Vffo. The drain of the fourteenth transistor M14 is connected to the drain of the thirteenth transistor M13, the source of the fourteenth transistor M14 is connected to the gate of the twelfth transistor M12, and the gate of the fourteenth transistor M14 May be connected to the drain of the twelfth transistor M12. The source of the 15th transistor M15 is connected to ground (GND), the drain of the 15th transistor M15 is connected to the gate of the 12th transistor M12, and the gate of the 15th transistor M15 is the gain stage ( It may be connected to the output signal (Vgso) of 110).

제13 트랜지스터(M13)는 전원 노이즈의 저주파 성분과 고주파 성분을 모두 통과시켜 출력신호(Vffo)로 전달할 수 있다. 출력신호(Vffo)는 제3 트랜지스터(M3)의 게이트에 연결되는데, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트 단자에는 입력단 커패시턴스가 존재하므로, 출력신호(Vffo)에는 전원 노이즈 중의 고주파 성분은 감소하고 저주파 성분이 남을 수 있다. 출력신호(Vffo)에 포함된 전원 노이즈 저주파 성분은 제3 트랜지스터(M3)를 통해 증폭기 출력신호(Vao)로 전달될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 증폭기 출력신호(Vao)에는 제2 트랜지스터(M2)를 통해 전달된 전원 노이즈 고주파 성분과 함께 전원 노이즈 피드포워드부(1524) 및 제3 트랜지스터(M3)를 통해 전달된 전원 노이즈 저주파 성분이 모두 포함될 수 있고, 이로 인해 레귤레이터 출력전압(Vout)에는 전원 노이즈에 의한 영향이 감소할 수 있다.The thirteenth transistor M13 may pass both the low-frequency component and the high-frequency component of the power supply noise to the output signal Vffo. The output signal Vffo is connected to the gate of the third transistor M3. Since the input terminal capacitance is present at the gate terminal of the third transistor M3, the output signal Vffo reduces high-frequency components in power supply noise and reduces low-frequency components. This can remain. The power supply noise low-frequency component included in the output signal Vffo may be transmitted to the amplifier output signal Vao through the third transistor M3. Therefore, as described above, the amplifier output signal Vao includes the power supply noise high-frequency component transmitted through the second transistor M2, and the power delivered through the power supply noise feedforward unit 1524 and the third transistor M3. All of the noise low-frequency components may be included, and as a result, the influence of power supply noise may be reduced in the regulator output voltage Vout.

전술한 바와 같이, 레귤레이터 출력전압(Vout)의 전원 노이즈 성분을 효과적으로 줄이기 위해서는, 제2 트랜지스터(M2)를 통해 전달되는 고주파 성분의 주파수 범위가 제3 트랜지스터(M3)를 통해 전달되는 저주파 성분의 주파수 범위와 겹치지는 않으면서 상호 보완되어 전체 주파수 범위의 전원 노이즈가 출력신호(Vao)에 나타날 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 전원 노이즈 피드포워드부(1524)를 사용할 경우, 전원 노이즈의 저주파 성분을 효과적으로 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 제13 트랜지스터(M13)의 적절한 설계를 통해 전달되는 저주파 성분의 주파수 범위를 조절할 수 있다는 장점이 있다.As described above, in order to effectively reduce the power supply noise component of the regulator output voltage Vout, the frequency range of the high frequency component transmitted through the second transistor M2 is the frequency of the low frequency component transmitted through the third transistor M3. It is desirable to design such that power supply noise in the entire frequency range can appear in the output signal Vao without compensating for the range. When the power supply noise feed forward unit 1524 is used, not only can the low frequency component of the power supply noise be effectively transmitted, but also the advantage of being able to adjust the frequency range of the low frequency component transmitted through proper design of the thirteenth transistor M13 is provided. .

지금까지 본 실시예에 따른 바이어스 조절부를 포함하는 증폭기를 레귤레이터에 활용하는 경우에 대해 예시하였으나, 본 실시예에 따른 바이어스 조절부는 다른 회로나 응용에도 사용될 수 있다. 예시적으로, 본 실시예에 따른 바이어스 조절부는 일반적인 버퍼 회로에도 사용될 수 있다. So far, the case where the amplifier including the bias adjusting unit according to the present embodiment is used for a regulator has been exemplified, but the bias adjusting unit according to the present embodiment may be used in other circuits or applications. Illustratively, the bias adjuster according to the present embodiment may be used in a general buffer circuit.

도 17은 본 발명의 실시예가 일반적인 버퍼 회로로 사용되는 경우를 예시하는 도면이다. 도 17을 참조하면, 제3 트랜지스터(M3)의 게이트는 버퍼 회로(1720)의 입력신호(Vi)에 연결되고 출력노드(n0)는 버퍼 회로(1720)의 출력신호(Vo)에 연결되어 일반적인 버퍼 회로로 동작할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 버퍼 회로(1720)는 입력신호를 버퍼링하여 출력하는 일반적인 버퍼 회로로서 우수한 동적 특성, PSR 특성 및/또는 안정성을 요구하는 응용에 활용될 수 있다.17 is a diagram illustrating a case where an embodiment of the present invention is used as a general buffer circuit. Referring to FIG. 17, the gate of the third transistor M3 is connected to the input signal Vi of the buffer circuit 1720 and the output node n0 is connected to the output signal Vo of the buffer circuit 1720. Can operate as a buffer circuit. As described above, the buffer circuit 1720 according to an exemplary embodiment of the present invention is a general buffer circuit that buffers and outputs an input signal and can be utilized in applications requiring excellent dynamic characteristics, PSR characteristics, and/or stability.

이와 같이, 본 실시예에 따른 바이어스 조절부를 포함하는 버퍼 회로, 증폭기 또는 레귤레이터는 과도 응답 특성, 전원 노이즈 제거 성능 및/또는 안정성이 우수한 장점이 있다. As described above, the buffer circuit, amplifier, or regulator including the bias adjusting unit according to the present embodiment has an advantage of excellent transient response characteristics, power supply noise removal performance, and/or stability.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.The terms "comprise", "compose" or "have" as described above mean that the component can be inherent, unless otherwise stated, and do not exclude other components. It should be interpreted that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Commonly used terms, such as predefined terms, should be interpreted as being consistent with the meaning in the context of the related art, and are not to be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (17)

기준전압을 생성하여 출력하는 기준전압 생성회로;
출력전압에 대응되는 제1 입력신호와 상기 기준전압에 대응되는 제2 입력신호를 입력받고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭한 출력신호를 출력하는 증폭기; 및
상기 증폭기 출력신호에 대응하여 상기 출력전압을 조절하는 패스 트랜지스터;를 포함하고,
상기 증폭기는 상기 출력신호를 생성하는 출력 스테이지를 포함하며,
상기 출력 스테이지는,
제1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 생성부;
상기 제1 바이어스 전압을 제공받고 제2 바이어스 전압을 생성하여 출력하는 바이어스 조절부; 및
상기 제2 바이어스 전압을 제공받고 상기 제2 바이어스 전압에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 상기 출력신호를 생성하는 출력부;를 포함하고,
상기 증폭기 출력신호의 상승 구간에서 상기 제2 바이어스 전압은 상기 제1 바이어스 전압에 비해 낮은 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
A reference voltage generation circuit that generates and outputs a reference voltage;
An amplifier for receiving a first input signal corresponding to an output voltage and a second input signal corresponding to the reference voltage, and outputting an output signal amplifying the difference between the first input signal and the second input signal; And
Includes; a pass transistor for adjusting the output voltage in response to the output signal of the amplifier,
The amplifier includes an output stage for generating the output signal,
The output stage,
A bias generator that generates a first bias voltage;
A bias adjusting unit receiving the first bias voltage and generating and outputting a second bias voltage; And
It includes; an output unit that receives the second bias voltage and generates the output signal by using a bias current corresponding to the second bias voltage.
In the rising period of the amplifier output signal, the second bias voltage is lower than the first bias voltage regulator.
삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제2 바이어스 전압은 상기 제1 바이어스 전압에 비해 전원 노이즈의 고주파 성분이 감소되어 상기 증폭기 출력신호에는 상기 전원 노이즈의 고주파 성분이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 1,
The second bias voltage is a regulator characterized in that the high-frequency component of the power supply noise is reduced compared to the first bias voltage so that the high-frequency component of the power supply noise is increased in the amplifier output signal.
청구항 1에 있어서,
상기 바이어스 조절부는 상기 출력 스테이지의 입력신호에 대한 출력신호 전달 함수의 단위 이득 주파수(UGF)에서의 피크를 낮추는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 1,
The bias adjustment unit is characterized in that the lowering the peak in the unit gain frequency (UGF) of the output signal transfer function for the input signal of the output stage.
청구항 1에 있어서,
상기 바이어스 조절부는,
상기 제1 바이어스 전압과 상기 제2 바이어스 전압 사이에 연결된 저항; 및
상기 출력부로부터 제공받는 피드백 신호와 상기 제2 바이어스 전압 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 1,
The bias adjustment unit,
A resistor connected between the first bias voltage and the second bias voltage; And
And a capacitor connected between the feedback signal provided from the output unit and the second bias voltage.
청구항 6에 있어서,
상기 증폭기는 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭하여 상기 출력 스테이지로 제공하는 이득 스테이지를 더 포함하고,
상기 피드백 신호는 상기 이득 스테이지의 출력신호가 상승할 때 하강하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 6,
The amplifier further includes a gain stage that amplifies the difference between the first input signal and the second input signal and provides it to the output stage.
The feedback signal is a regulator, characterized in that when the output signal of the gain stage rises.
청구항 6에 있어서,
상기 저항은 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 6,
The resistor is a regulator, characterized in that implemented in a transistor.
청구항 1에 있어서,
상기 출력 스테이지는 전원 노이즈의 저주파 성분을 상기 출력신호로 전달하는 전원 노이즈 피드포워드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 1,
The output stage further comprises a power supply noise feed forward unit for transmitting a low frequency component of power supply noise to the output signal.
청구항 1에 있어서,
상기 출력부는 출력 임피던스를 감소시키는 트랜스컨덕턴스 부스트 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 레귤레이터.
The method according to claim 1,
The output unit is a regulator characterized in that it comprises a transconductance boost stage for reducing the output impedance.
제1 입력신호와 제2 입력신호를 입력받고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호의 차이를 증폭하여 제1 출력신호를 생성하는 이득 스테이지; 및
상기 제1 출력신호를 입력받고 증폭하여 제2 출력신호를 생성하고 출력단자를 통해 출력하는 출력 스테이지;를 포함하되,
상기 출력 스테이지는,
제1 바이어스 전압을 생성하는 바이어스 생성부;
상기 제1 바이어스 전압을 제공받고 제2 바이어스 전압을 생성하여 출력하는 바이어스 조절부; 및
상기 제2 바이어스 전압을 제공받고 상기 제2 바이어스 전압에 대응하는 바이어스 전류를 이용하여 상기 제2 출력신호를 생성하는 출력부;를 포함하고,
상기 바이어스 생성부는 전원과 접지 사이에 직렬로 연결된 제1 트랜지스터와 전류원을 포함하고,
상기 출력부는, 상기 전원과 상기 접지 사이에 직렬로 연결된 제2 트랜지스터, 제3 트랜지스터 및 제4 트랜지스터를 포함하며,
상기 바이어스 조절부는 상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 저항과, 상기 제2 트랜지스터의 게이트와 상기 제3 트랜지스터의 드레인 사이에 연결된 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기.
A gain stage receiving a first input signal and a second input signal, and amplifying the difference between the first input signal and the second input signal to generate a first output signal; And
The output stage receives the first output signal, amplifies the second output signal, and outputs it through an output terminal.
The output stage,
A bias generator that generates a first bias voltage;
A bias adjusting unit receiving the first bias voltage and generating and outputting a second bias voltage; And
And an output unit receiving the second bias voltage and generating the second output signal using a bias current corresponding to the second bias voltage.
The bias generator includes a first transistor and a current source connected in series between the power supply and ground,
The output unit includes a second transistor, a third transistor, and a fourth transistor connected in series between the power supply and the ground,
The bias control unit comprises a resistor connected between the gate of the first transistor and the gate of the second transistor, and a capacitor connected between the gate of the second transistor and the drain of the third transistor.
삭제delete 청구항 11에 있어서,
상기 저항은 트랜지스터로 구현되는 것을 특징으로 하는 증폭기.
The method according to claim 11,
The resistor is characterized in that it is implemented as a transistor.
청구항 11에 있어서,
상기 출력부는 상기 출력단자와 상기 접지 사이에 연결된 제5 트랜지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기.
The method according to claim 11,
The output unit further comprises a fifth transistor connected between the output terminal and the ground.
청구항 11에 있어서,
상기 출력 스테이지는 전원 노이즈의 저주파 성분을 상기 출력부로 전달하는 전원 노이즈 피드포워드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭기.
The method according to claim 11,
The output stage further comprises a power supply noise feed-forward unit for transmitting a low frequency component of power supply noise to the output unit.
입력신호를 증폭한 출력신호를 생성하고 출력노드를 통해 출력하는 버퍼 회로에 있어서,
전원에 소스가 연결되고 게이트와 드레인이 서로 연결된 제1 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 드레인과 접지 사이에 연결된 전류원;
상기 전원에 소스가 연결되고 상기 출력노드에 드레인이 연결된 제2 트랜지스터;
상기 출력노드에 소스가 연결되고 제1 노드에 드레인이 연결되며 게이트를 통해 상기 입력신호를 입력받는 제3 트랜지스터;
상기 제1 노드에 드레인이 연결되고 상기 접지에 소스가 연결된 제4 트랜지스터;
상기 제1 노드에 게이트가 연결되고 상기 출력노드에 드레인이 연결되며 상기 접지에 소스가 연결된 제5 트랜지스터;
상기 제1 트랜지스터의 게이트와 상기 제2 트랜지스터의 게이트 사이에 연결된 저항; 및
상기 제2 트랜지스터의 게이트와 상기 제1 노드 사이에 연결된 커패시터;를 포함하는 버퍼 회로.
In the buffer circuit for generating an output signal amplified the input signal and output through the output node,
A first transistor having a source connected to a power source and a gate and a drain connected to each other;
A current source connected between the drain and ground of the first transistor;
A second transistor having a source connected to the power supply and a drain connected to the output node;
A third transistor having a source connected to the output node, a drain connected to a first node, and receiving the input signal through a gate;
A fourth transistor having a drain connected to the first node and a source connected to the ground;
A fifth transistor having a gate connected to the first node, a drain connected to the output node, and a source connected to the ground;
A resistor connected between the gate of the first transistor and the gate of the second transistor; And
And a capacitor connected between the gate of the second transistor and the first node.
청구항 16에 있어서,
상기 저항은,
상기 제1 트랜지스터의 게이트에 소스가 연결되고, 게이트와 드레인이 상호 접속되어 상기 제2 트랜지스터의 게이트에 연결된 제6 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 버퍼 회로.
The method according to claim 16,
The resistance is,
A buffer circuit, characterized in that a source is connected to the gate of the first transistor, and a gate and a drain are interconnected and connected to the gate of the second transistor.
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