[发明专利]一种基于共源共栅电压翻转跟随器结构的LDO

说明书

本发明涉及一种基于共源共栅电压翻转跟随器结构的LDO。在常规共源共栅电压翻转跟随器结构的基础上通过加入跨导电流增强型电路，静态电流支路以及快速响应环路，在同等功耗的情况下，有效提高了LDO的瞬态响应速度，输入电压在1.8V‑3.3V间变化，输出电压稳定在1.6V，负载电容在采样周期内变化，系统的负载瞬态响应时间仅仅为177ns左右，并且系统的静态电流为104.1uA，拥有0mA‑1mA的带负载能力。本发明的LDO有效的提高了LDO的瞬态响应速度，满足Sigma‑delta调制器的性能要求，通过性能仿真证实了其性能的可靠，在音频Sigma‑delta调制器有着巨大的应用空间。

技术领域

本发明用于音频Sigma-delta调制器中，具体涉及一种基于共源共栅电压翻转跟随器结构的LDO。

背景技术

近年来，随着电子技术及集成电路系统的高速发展，尤其是互联网时代便携式和消费类电子的不断普及，电源管理芯片在汽车、医疗、移动通信、计算机网络以及基础生活设施等诸多领域发挥着越来越大的作用。电源管理芯片作为电池与电子设备之间的桥梁，承担着电源的分配、管理、稳压的作用，电源管理芯片的性能极大程度决定了电子设备的整体性能。随着集成电路工艺的不断革新与发展。低压差线性稳压器（Low DropoutRegulator，简称 LDO）作为电源管理芯片的一种，其需求量逐步扩大。在智能生活以及节能环保的大环境背景下，LDO芯片除了稳定、可靠的基本要求以外，逐渐向低功耗、高精度、快速响应、低成本等高性能发展。

传统的LDO以电压翻转跟随器结构作为控制环路，该结构的主要不足之处在于负载电流的要求，不适用于空载情况。当负载电流小于一定值时，功率管的栅端电压增大，使得控制管进入线性区，LDO将失去对输出电压的调节能力，输出电压发生改变。在电压翻转跟随器结构的基础上，还有共源共栅电压翻转跟随器结构为压翻转跟随器结构的改进版。共源共栅电压翻转跟随器结构与电压翻转跟随器结构相比，这个结构加入一个共栅极结构的晶体管，这个晶体管的加入提高了反馈环路的增益，改善了LDO的负载调整率。但是在此结构功率管的栅端仍是个高阻节点，栅端仍是个较低频率极点，环路带宽有限，系统的瞬态响应速度有限。

本发明提出一种新型的基于共源共栅电压翻转跟随器结构的快速响应LDO，电路结构清晰简单，并且可以在高频变化下启动快速环路，加快LDO的瞬态响应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于共源共栅电压翻转跟随器结构的LDO，有效的提高了LDO的瞬态响应速度，满足Sigma-delta调制器的性能要求，通过性能仿真证实了其性能的可靠，在音频Sigma-delta调制器有着巨大的应用空间。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于共源共栅电压翻转跟随器结构的LDO，包括MOS管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M_P、M_N，第一至第四电流源，M1的第一端与M5的第一端、M_P的第一端、M8的第一端、M9的第一端、M10的第一端相连接至VDD，M1的第二端与M6的控制端、M2的第一端连接，M1的控制端与M5的控制端、M9的控制端、M10的控制端、M10的第二端、M7的第二端连接，M2的第二端与M2的控制端、M3的控制端相连接，并经第一电流源连接至GND，M3的第一端与M_P的第二端、M_N的第二端相连接作为LDO电路的输出端，M3的第二端与M_N的控制端、M4的第一端相连接，并经第二电流源、第三电流源连接至GND，M4的第二端与M5的第二端、M_P的控制端连接，M4的控制端作为LDO电路的偏置电压输入端，M6的第一端与M7的第一端相连接，并经第四电流源与M_N的第一端相连接至GND，M6的第二端与M8的第二端、M8的控制端、M9的第二端相连接，M7的控制端连接至基准电压源。

在本发明一实施例中，M6、M7、M8、M9、M10、第四电流源构成跨导放大器，其中，M8、M9、M10构成跨导电流增强电路。