一种宽频高电源抑制比的线性稳压器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，该线性稳压器包括电源纹波预处理器和低压差线性稳压器LDO；所述电源纹波预处理器输出与低压差稳压器LDO输入电源相连；所述电源纹波预处理器用于产生宽频纹波抑制的直流电压VP1；所述低压差线性稳压器LDO用于产生直流输出电压VOUT；所述电源波纹预处理器包括电阻分压电路、低通滤波器和电压跟随器；所述电阻分压电路、低通滤波器、电压跟随器依次相连；通过使用稳定的纹波抑制电压VG1和耗尽型晶体管构成的电压缓冲级，减小了低压差线性稳压器LDO输入电源的纹波。本发明具有宽频高PSRR负载范围、对系统稳定性影响小、电流效率高等特点。
【专利说明】
一种宽频高电源抑制比的线性稳压器
技术领域
[0001]本发明属于高性能模拟集成电路设计技术领域，具体涉及一种宽频高电源抑制比的线性稳压器。
【背景技术】
[0002]低压差线性稳压器(LDO)，由于具有电路结构简单、瞬态响应速度快、成本低等优点得到广泛应用。低压差线性稳压器可以将输入的直流高电压转换为电子设备所需的低纹波、低噪声的直流低电压。一般情况下，低压差线性稳压器的输入直流电压上，会叠加宽带的交流纹波，会影响设备和电路的稳定性以及电路性能。当需要高性能电源时，非理想的组件和寄生电容会改变线性稳压器的理想特性，降低对电源电压波动的抑制作用。电源抑制比这个指标衡量的是稳压器抑制叠加在正常输入直流电压上的交流信号的能力。电源抑制比在低频时最大，抑制电源电压波动的能力较强，而在高频时，这种能力就减弱了。实际低压差线性稳压器的设计，其电源抑制比从IkHz到1kHz范围内开始下降。
[0003]随着用户对电源纹波抑制能力的要求的提高，低噪声、高电源抑制比线性稳压器要求其在在10kHz时仍具有60dB的良好电源抑制比。在10kHz以上时，电源抑制比主要受输出电容、寄生组件以及调整管上漏电流的影响。
[0004]电源抑制比是线性稳压器的关键性能指标，电源抑制比往往取决于带隙基准的精度和线性稳压器误差信号放大器回路的开环增益。通常情况下，线性稳压器为了获得较高的电源抑制比，就采用较大的误差信号放大的开环增益，或者是增大输出端的耦合电容，降低线性稳压器的带宽。采用较大的误差放大开环增益，会给电路设计带来较大的挑战。而增大输出端耦合电容的方式，又会增大芯片的面积，增大生产成本。
【发明内容】
[0005]根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种宽频高电源抑制比的线性稳压器，具有宽频高电源抑制比特性、对系统稳定性影响小、电流效率高等特点。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，该线性稳压器包括电源纹波预处理器和低压差线性稳压器LDO;所述电源纹波预处理器输出与低压差稳压器LDO输入电源相连;所述电源纹波预处理器用于产生宽频纹波抑制的直流电压VPl;所述低压差线性稳压器LDO用于产生直流输出电压V0UT;所述电源波纹预处理器包括电阻分压电路、低通滤波器和电压跟随器;所述电阻分压电路、低通滤波器、电压跟随器依次相连;所述电阻分压器通过电阻分压电路产生一个低于电源电压的基准电压VRl;所述低通滤波器用于滤除VRl上的电源干扰和噪声，得到纹波抑制电压VGl;所述电压跟随器用于产生纹波抑制的直流电压VP1。所述电阻分压电路通过分压获得略低于电源电压的基准电压VR1。所述电阻分压电路为串联电阻分压电路。
[0007]所述电压跟随器为采用耗尽型晶体管Ml，耗尽型晶体管Ml连接成电源缓冲级，纹波抑制电压VGl送至耗尽型晶体管Ml的栅极，在Ml的源极得到接近于纹波抑制电压VGl的跟随电压VPl。
[0008]所述低压差线性稳压器LDO包括带隙基准电路VBG、误差放大器AMP、调整管、反馈电阻网络、输出耦合电容和偏置电流调整电路IBIAS;所述带隙基准电路VBG、偏置电流调整电路IBIAS分别和误差放大器AMP连接。
[0009]所述带隙基准电路VBG为低压差线性稳压器提供基准参考电压VREF;偏置电流产生电路IBI AS控制基准电流IB的大小；基准参考电压VREF和反馈电压VFB的差值经过放大后，连接到调整管M2的栅极，对输出电压VOUT进行控制；电阻R5和R6构成反馈网络，将分压VFB反馈至误差放大器AMP的正极性输入端。
[0010]由于经过纹波抑制的直流电压VPl减小了低压差线性稳压器LDO的输入电源波动，获得宽频高电源抑制比的直流输出电压VOUT。
[0011]本发明有益效果是:通过使用稳定的纹波抑制电压VGl和耗尽型晶体管构成的电压缓冲级，可以获得较为稳定的宽频纹波抑制的直流电压VPl，减小了低压差线性稳压器LDO输入电源的纹波。电压缓冲级的输出作为低压差线性稳压器的电源输入，最终得到具有宽频高电源抑制比的输出电压V0UT，提高用电设备的精度。本发明具有宽频高PSRR负载范围、对系统稳定性影响小、电流效率高等特点。
【附图说明】
[0012]下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明:
[0013]图1是本发明的【具体实施方式】的宽频高电源抑制比的线性稳压器系统结构图。
[0014]图2是本发明的【具体实施方式】的宽频高电源抑制比线性稳压电路的原理图。
【具体实施方式】
[0015]下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0016]本发明公开了一种具有宽频高电源抑制比的线性稳压器，采用两级稳压的结构，来获得宽频高电源抑制比特性。其完整电路由一级电源纹波预处理器和一级低压差线性稳压器组成。其中，电源纹波预处理器由电阻分压电路、低通滤波器、电压跟随器串接组成。通过电阻分压电路产生一个低于电源电压的基准电压VRl，经过低通滤波器，滤除电源干扰和噪声，得到具有较高稳定度纹波抑制电压VG1。通过电压跟随器得到与VGl数值接近的直流电压VPl，VP1最终作为低压差线性稳压器的供电电源，低压差线性稳压器通过环路控制，为负载提供稳定的电压输出V0UT，从而实现宽频纹波抑制。技术方案参见图1。
[0017]如图2所示，为了使线性稳压器获得高电源抑制比，采用了电源纹波的预处理技术。其中，第一级电源纹波预处理器由电阻分压电路、低通滤波器和电压跟随器构成。第二级为一个低压差线性稳压器LD0。其中，低压差线性稳压器LDO又包含带隙基准电路(VBG)、误差放大器(AMP)、调整管、反馈电阻网络、输出耦合电容、偏置电流调整电路(IBIAS)组成。
[0018]在第一级电源纹波预处理器中，通过由电阻Rl和R2组成的分压电路和低通滤波器LPF，获得一个相对平稳的直流电压信号VG1。采用电阻Rl和R2组成的电阻分压电路产生一个低于电源电压的基准电压VRl，也可以由其他类型的电路提供此基准电压VRl。该基准电压VRl再经过低通滤波器，实现高频噪声的滤除，得到平稳的纹波抑制电压VG1。纹波抑制电压VGl低于电源供电电压，其电压值由稳压电路的负载大小来决定。耗尽型晶体管Ml连接成电源缓冲级，纹波抑制电压VGl送至耗尽型晶体管Ml的栅极，在Ml的源极可以得到接近于纹波抑制电压VGl的较稳定的跟随电压VPl，VP1作为低压差线性稳压电路LDO的电源输入，具有较小的电源纹波。
[0019]带隙基准电路VBG为低压差线性稳压器提供一个1.2V的基准参考电压VREF。偏置电流产生电路IBIAS可以控制基准电流IB的大小，进而控制误差放大器AMP工作的静态功耗。电阻R3和R4构成反馈网络，将分压VFB反馈至误差放大器AMP的正极性输入端。基准参考电压VREF和反馈电压VFB的差值经过放大后，连接到调整管M2的栅极，对输出电压VOUT进行控制。由于经过纹波抑制的直流电压VPl减小了低压差线性稳压器LDO的输入电源波动，最终可以获得宽频高电源抑制比的直流输出电压V0UT。从而使本发明的线性稳压器提供给负载的输出电压具有宽频高纹波抑制的特性。
[0020]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，该线性稳压器包括电源纹波预处理器和低压差线性稳压器LDO; 所述电源纹波预处理器输出与低压差稳压器LDO输入电源相连； 所述电源纹波预处理器用于产生宽频纹波抑制的直流电压VPl; 所述低压差线性稳压器LDO用于产生直流输出电压V0UT。2.根据权利要求1所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述电源波纹预处理器包括电阻分压电路、低通滤波器和电压跟随器； 所述电阻分压电路、低通滤波器、电压跟随器依次相连； 所述电阻分压器通过电阻分压电路产生一个低于电源电压的基准电压VRl; 所述低通滤波器用于滤除VRl上的电源干扰和噪声，得到纹波抑制电压VGl; 所述电压跟随器用于产生纹波抑制的直流电压VPl。3.根据权利要求2所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述电阻分压电路通过分压获得略低于电源电压的基准电压VRl。4.根据权利要求3所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述电阻分压电路为串联电阻分压电路。5.根据权利要求2所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述电压跟随器为采用耗尽型晶体管M1，耗尽型晶体管Ml连接成电源缓冲级，纹波抑制电压VGl送至耗尽型晶体管Ml的栅极，在Ml的源极得到接近于纹波抑制电压VGl的跟随电压VP1。6.根据权利要求1所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压器LDO包括带隙基准电路VBG、误差放大器AMP、调整管、反馈电阻网络、输出耦合电容和偏置电流调整电路IBIAS;所述带隙基准电路VBG、偏置电流调整电路IBIAS分别和误差放大器AMP连接。7.根据权利要求6所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，所述带隙基准电路VBG为低压差线性稳压器提供基准参考电压VREF;偏置电流产生电路IBIAS控制基准电流IB的大小；基准参考电压VREF和反馈电压VFB的差值经过放大后，连接到调整管M2的栅极，对输出电压VOUT进行控制；电阻R5和R6构成反馈网络，将分压VFB反馈至误差放大器AMP的正极性输入端。8.根据权利要求6所述的宽频高电源抑制比的线性稳压器，其特征在于，由于经过纹波抑制的直流电压VPl减小了低压差线性稳压器LDO的输入电源波动，获得宽频高电源抑制比的直流输出电压VOUT。
【文档编号】G05F1/571GK106094966SQ201610725193
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月25日
【发明人】黄继颇
【申请人】黄继颇