1one
Изобретение относитс к области электротехники и может быть использовано в качестве источника питани интегральных схем.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a power source for integrated circuits.
Известен стабилизатор посто нного напр жени , содержащий регулирующий элемент, усилитель обратной св зи и источник опорного напр жени . Недостаток этого стабилизатора состоит в том, что дл получени высокого коэффициента стабилизапии выходного напр жени требуетс высокий коэффициент у.;илени усилител обратной св зи, что приводит к усложнению схемы. Известен также стабилизатор, вл ющийс наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению. Он содержит два последовательно включенных усилительных каскада, каждый из которых содержит управл ющий и нагрузочный полевой транзисторы, при этом затворы нагрузочных транзисторов присоединены к их стокам, а истоки - к стокам соответствующих управл ющих транзисторов , истоки которых подключены к земл ной щине стабилизатора, и третий усилительный каскад, подключенный стоком к выходной клемме и через конденсатор к земл ной щине . Недостатком этого стабилизатора вл етс склонность к самовозбуждению, свойственна трехкаскадным усилител м, охваченным обратной св зью, устран ема подключением к выходной клемме конденсатора большой емкости, что преп тствует полной микроминиатюризации устройства.A DC voltage regulator is known, comprising a regulating element, a feedback amplifier, and a source of reference voltage. The disadvantage of this stabilizer is that in order to obtain a high stabilization coefficient of the output voltage, a high coefficient y is required. The feedback amplifier is silky, which complicates the circuit. Also known stabilizer, which is the closest to the technical essence and the achieved result to the invention. It contains two series-connected amplifier stages, each of which contains a control and a load field-effect transistors, with the gates of the load transistors connected to their drains, and the sources to the drains of the corresponding control transistors, whose sources are connected to the earth bar of the stabilizer, and the third an amplifier stage connected by a drain to the output terminal and through a capacitor to an earth bus. The disadvantage of this stabilizer is the tendency to self-excitation, which is characteristic of three-stage amplifiers covered by feedback, eliminated by connecting to the output terminal of a large-capacity capacitor, which prevents the device from completely microminiaturizing.
Кроме того, в известном устройстве идеальна стабильность выходного напр жени может быть доступна только при бесконечно больщом коэффициенте усилени усилител . Что практически неосуществимо 1 , 2 .In addition, in the known device, the ideal stability of the output voltage can only be available with an infinitely large gain factor of the amplifier. What is practically impossible 1, 2.
Цель изобретени - улучщение стабильности выходного напр жени , обеспечение возможности микроминиатюризации и повышение устойчивости работы устройства.The purpose of the invention is to improve the stability of the output voltage, to enable microminiaturization and increase the stability of the device.
Поставленна цель достигаетс тем, что в стабилизаторе, содержащем два последовательно включенных усилительных каскада, каждый из которых содержит управл ющий и нагрузочный полевые транзисторы, при этом затворы нагрузочных транзисторов присоединены к их стокам, а истоки-к стокам соответствующих управл ющих транзисторов, истоки которых подключены к заземленной шине стабилизатора, затвор управл ющего транзистора первого каскада подключен к его стоку, сток управл ющего транзистора второго каскада подключен к выходу стабили затора. На чертеже приведена электрическа схема стабилизатора посто нного напр жени . Первый усилительный каскад состоит из нагрузочного транзистора 1 и управл ющего транзистора 2. Второй - из нагрузочного транзистора 3 и управл ющего транзистора 4. В исходном состо нии через оба усилительных каскада протекает ток; напр жение на затворе и стоке транзистора 2 устанавли ваетс на уровне, определ емом соотношением электрических параметров транзисторов 1 и 2, величиной порогового напр жени и напр жени питани Е Напр жение стока транзистора 2 подае на затвор транзистора 4,благодар чему р ду с электрическими характеристиками транзисторов 3 и 4, напр жением питани Е и порога И Q , обеспечиваютс определ ный ток через транзисторы 3 и 4 и вел чина напр жени на стоке транзистора 4, т.е. выходное напр жение устройства. Ток, текущий через транзистор 1,равен - -(Е ток через транзистор 1; где Л | ), - крутизна транзистора 1; т - напр жение питани ; (J - пороговое напр жение транзи тора, одинаковое дл всех т зисторов интегральной схем и потенциал стока транзистора Ток через транзистор 2 равен Э, V---r(JcrUo) и 2 соедин Учитва , что транзисторы 1 ны последовательно, r- zТок через транзисторы 3 и 4, работающ в пологой области выходных характерист определ етс соответственно (1-и-( ( В 4. где Usbix - выходной потенциал. Решив совместно уравнение (1)-г(б),нахо зь ивыхс и параметрами транзисов ( 1 }: ловием стабильности , при изменении вл етс (8) (8) следует Так как коэффициент усилени первого кас- када k равен У-о а второго 2 то условие (9) примет следующий вид: -к, к. что вл етс общим условием стабильности выходного напр жени . Поскольку р - , где Д - подвижность носителей в канале; , - диэлектрическа проницаемость и изол тора - окисла; t - толщина изол тора - окисла; - ширина канала МОП-транзистора; L, - длина канала МОП-транзистора и величина - посто нна дл всех транзисторов интегральной схемы, то отношение крутизны транзисторов f определ етс отношением их геометрических размеров, что обеспечиваетс интегральной технологией с высокой степенью точности. Таким образом, изменение напр жени питани Д Е вызвало бы такое же изменение напр жени на выходе -il-l-gj j . E,AUg,, Однако подключение затвора транзистора 4 к стоку транзистора 2 приводит к тому, что вызванное увеличением Е, увеличение И приводит к увеличению тока через транзистор 4 и увеличению падени напр жени на нагрузочном транзисторе 3, т.е. уменьшению напр жени на стоке транзистора 4. Таким образом, изменение напр жени питани вызывает два выше описанных процесса, привод щих к противоположным результатам: изменение выходного напр жени в той же фазе, что и напр жение питани , происход щее через транзистор 3,и изменение выходного напр жени в противофазе по отнощению к изменению напр жени питани , происход щее через транзисторы 1,2, 4.The goal is achieved by the fact that in a stabilizer containing two series-connected amplifier stages, each of which contains control and load field-effect transistors, the gates of the load transistors are connected to their drains, and the sources to the drains of the corresponding control transistors whose sources are connected to the grounded stabilizer bus, the gate of the control transistor of the first stage is connected to its drain, the drain of the control transistor of the second stage is connected to the output of the stabilizer. The drawing shows an electrical circuit of a constant voltage regulator. The first amplifier stage consists of a load transistor 1 and a control transistor 2. The second one consists of a load transistor 3 and a control transistor 4. In the initial state, a current flows through both amplifier stages; the voltage across the gate and drain of the transistor 2 is set at the level determined by the ratio of the electrical parameters of transistors 1 and 2, the threshold voltage and the supply voltage E. The drain voltage of transistor 2 is applied to the gate of transistor 4, so there are a number of electrical characteristics transistors 3 and 4, supply voltage E and threshold AND Q, provide a certain current through transistors 3 and 4 and maintain the voltage on the drain of transistor 4, i.e. output voltage of the device. The current flowing through the transistor 1 is equal to - - (Е current through the transistor 1; where L |), is the steepness of the transistor 1; t is the supply voltage; (J is the threshold voltage of the transistor that is the same for all of the integrated circuit resistors and the drain potential of the transistor. The current through transistor 2 is equal to E, V is r (JcrUo) and 2 connections. Considering that transistors are 1 in series, r is z Current through transistors 3 and 4, operating in a flat area, the output characteristic is defined respectively (1-and ((4). where Usbix is the output potential. Solving jointly equation (1) -d (b), which is located and transis parameters }: the stability condition, with a change is (8) (8) follows Since the gain of the first cascade k is equal to The second and second o-oh then condition (9) will take the following form: -k, because the general condition of the output voltage is stable, since p is where d is the carrier mobility in the channel; is dielectric constant and insulator is oxide; t is the thickness of the insulator — oxide; is the width of the MOS transistor channel; L, is the channel length of the MOS transistor and the value is constant for all transistors of the integrated circuit, the ratio of the steepness of the transistors f is determined by the ratio of their geometric dimensions, which is provided integral technology with a high degree ochnosti. Thus, a change in the power supply voltage D.sub.E would cause the same change in voltage at the output of -il-1-gjj. E, AUg ,, However, connecting the gate of transistor 4 to the drain of transistor 2 results in an increase in E, an increase in AND leads to an increase in current through transistor 4 and an increase in voltage drop across the load transistor 3, i.e. reducing the voltage on the drain of the transistor 4. Thus, a change in the supply voltage causes the two processes described above, which lead to opposite results: a change in the output voltage in the same phase as the supply voltage occurring through the transistor 3, and the output voltage in antiphase with respect to the change in the supply voltage, which occurs through transistors 1,2, 4.
При выполнении требований к коэффициентам усилени каскадов, изложенных выше, эти противофазные изменени выходного напр жени равны по величине, поэтому полностью компенсируютс , и выходное напр жение не измен етс при изменении напр жени питани .When the requirements for the cascade gain factors described above are met, these antiphase changes in the output voltage are equal in magnitude, so they are fully compensated, and the output voltage does not change as the supply voltage changes.