一种负电压跟随电路的制作方法

本发明涉及一种负电压跟随电路。

背景技术：

传统的负电压跟随电路，如图1所示，包含由电流源i0(一般由pmos管镜像产生)和nmos管n0。n0的栅极和漏极连接电流源i0，n0的源极对应输出电压vnn，n0的漏极和栅极对应跟随电压vo，vo通过n0跟随vnn。vnn下降为负电压时，vo也随之下降；vnn恢复为原值时，vo也随之恢复至与vnn相等。当vnn电压下降时，vo＝vnn+vth，vth为n0的阈值电压。但在实现过程中，i0一般不会取得太大，否则会消耗vnn电流。而较小的i0的对vo上拉能力不足，若受到负载的影响，可能会出现vo向下过冲的现象，同时由于i0的电流较小，vnn恢复会比较慢。而为了抑制vo向下过冲，增大i0，则对vnn的驱动能力要求变大，整体功耗也会明显增大。

技术实现要素：

本发明提供一种负电压跟随电路，可以产生在不增加功耗的基础上，获得有自我调节功能的上拉电流，从而能使跟随电压在整个输出电压下降过程中，与输出电压更稳定、跟随效果更好。

为了达到上述目的，本发明提供了一种负电压跟随电路，包含：nmos管n0、n1、n2，电阻r0；

n1管为n0的镜像管，n0管和n1管的源极均与电压vnn对应，所述vnn电压初始值为0v，电路工作时下降到负电压；n0管的栅极及漏极、n1管的栅极均连接n2管的源极，且与输出电压vo对应，vo跟随vnn；n1管的漏极连接n2管的栅极和电阻第一端；n2管的漏极连接地线gnd；电阻第二端连接电源电压vdd。

所述n0管的阈值电压为vth，vth＞0；当vnn的值从0下降到小于-vth之前，n2管导通，n0管不导通，vg＝vdd，vo＝0v；其中vg为n1管的漏极、n2管的栅极和电阻第一端相连的节点的电压；当vnn下降到小于-vth时，n2管导通，n0管导通；当n0管导通时，n1管产生n0管的镜像电流；vg随n1管的镜像电流变化，通过vg控制n2管的电流，实现控制vo稳定跟随vnn。

所述控制vo稳定跟随vnn具体是指，当vnn下降到小于-vth，且vo-vnn＞vth时，n0管中的导通电流增强，n1管的镜像电流增强，vg电压下降，n2管对vo的上拉能力减弱，从而vo跟随vnn下降。

所述控制vo稳定跟随vnn具体还包含，当vnn下降到小于-vth，且vo-vnn＜vth时，n0管中的导通电流减小,n1管的镜像电流减小，vg电压上升，n2管对vo的上拉能力增强，从而vo电压上升。

所述镜像电流与n0管中导通电流大小相等。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

针对传统负电压跟随电路的跟随电压会向下过冲，造成跟随电压恢复慢；而为抑制跟随电压向下过冲，电路整体功耗比较大的缺点，本发明进行了优化。

本发明在不增加功耗的基础上，使跟随电压vo获得有自我调节功能的上拉电流，从而使跟随电压vo在整个输出电压vnn下降过程中，vo的电压值稳定在vnn+vth，不会向下过冲。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1是传统负电压跟随电路的示意图；

图2是本发明的负电压跟随电路的示意图；

图3是第一个应用实施例中，vo快速跟随vnn的仿真结果；

图4是第二个应用实施例中，vo慢速跟随vnn的仿真结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种负电压跟随电路，包含：nmos管n0、n1、n2，电阻r0；

n1管为n0的镜像管，n0管和n1管的源极均与电压vnn对应，所述vnn电压初始值为0v，电路工作时下降到负电压；n0管的栅极及漏极、n1管的栅极均连接n2管的源极，且与输出电压vo对应，vo跟随vnn；n1管的漏极连接n2管的栅极和电阻第一端；n2管的漏极连接地线gnd；电阻第二端连接电源电压vdd。

所述n0管的阈值电压为vth，vth＞0；当vnn的值从0下降到小于-vth之前，n2管导通，n0管不导通，vg＝vdd，vo＝0v；其中vg为n1管的漏极、n2管的栅极和电阻第一端相连的节点的电压；当vnn下降到小于-vth时，n2管导通，n0管导通；当n0管导通时，n1管产生n0管的镜像电流，所述镜像电流与n0管中导通电流大小相等。

vg随n1管的镜像电流变化，通过vg控制n2管的电流，实现控制vo稳定跟随vnn：

当vnn下降到小于-vth，且vo-vnn＞vth时，n0管中的导通电流增强，n1管的镜像电流增强，vg电压下降，n2管对vo的上拉能力减弱，从而vo跟随vnn下降；

当vnn下降到小于-vth，且vo-vnn＜vth时，n0管中的导通电流减小,n1管的镜像电流减小，vg电压上升，n2管对vo的上拉能力增强，从而vo电压上升；从而实现vo的值始终维持在vnn+vth，vo稳定跟随vnn。

图3、图4为本发明的vo稳定跟随vnn示意图。图中横坐标为时间轴，以微秒(μs)为单位，纵坐标为电压值，以伏特(v)为单位。

如图3所示，在本发明的第一个应用实施例中，vth＝0.61v，vnn从0μs处开始下降，在1μs处下降至vth以下，vo在1μs处跟随vnn下降。在5μs处，vnn稳定在-1.8v，同时vo稳定在-1.19v。从图3可知输出电压vo在跟随vnn下降至稳定的过程中，vo的值始终维持在vnn+vth＝-1.8+0.61＝-1.19v，没有向下过冲。如图3所示，vo可跟随vnn快速恢复为0v。

如图4所示，在本发明的第二个应用实施例中，vth＝0.61v，vnn从0μs处开始下降，在30μs处下降至vth以下，vo在30μs处跟随vnn下降。在100μs处，vnn稳定在-1.8v，同时vo稳定在-1.19v。从图4可知输出电压vo在跟随vnn下降至稳定的过程中，vo的值始终维持在vnn+vth＝-1.8+0.61＝-1.19v，vo没有向下过冲。如图4所示，vo可跟随vnn快速恢复为0v。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

针对传统负电压跟随电路的跟随电压会向下过冲，造成跟随电压恢复慢；而为抑制跟随电压向下过冲，电路整体功耗比较大的缺点，本发明进行了优化。

本发明在不增加功耗的基础上，使跟随电压vo获得有自我调节功能的上拉电流，从而使跟随电压vo在整个输出电压vnn下降过程中，vo的电压值稳定在vnn+vth，不会向下过冲。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。