专利名称：线性调节器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为负载提供调节电压的线性调节器，特别是涉及这种线性调节器的频率补偿。
背景技术：
众所皆知，线性调节器是一种依据源电压与(通常是)参考电压来提供调节电压的设备。图1图示了一种传统电路，在这一电路中，线性调节器10连接一源电压V+，并提供一参考电压Vref，以为负载12提供一调节电压。
为补偿频率引起的负载12抽取的电流的变化，通常是接一负载电容CL因为在流经负载12中的电流的波动范围很大，因此，需要一个电容值很大的电容CL，典型值是1-100μ。这样的大容量电容体积大且价格昂贵，因此如此大的电容量是很不利的。
从图2中可以看到，一个传统的线性调节器10包括一个连接在源电压与负载间的双极器件BP2，来提供一个调节输出电压。为放大器A1被提供一参考电压，利用通过放大器A1的单一增益负反馈放大电路来稳定调节输出电压。容性放大电路13包括以反馈方式连接的双极器件BP1、放大器A3和电容Cm。
虽然利用如图2所示的线性调节器可以获得良好的效果，但仍然面临许多困难。最显著的是，以10所示的线性调节器的频率滚降特性在很大程度上依赖于负载12的抽取电流的实际值。因此，例如，线性调节器10的最高频率滚降依赖于双极器件BP2的内阻和电容效应(图中表示为R∏和C∏)。另外，负载电容CL实际上具有一个小的串联电阻RS，这一电阻至少在线性调节器10的频率响应中引入。也跟电流依赖于系统极点一样，作为附加零点的影响结果，除非负载12的电流变化范围很小(比如，在0-200毫安间)和电容CL是一串联电阻RS非常小的高质量电容，否则，就容易在10所示的线性调节器中产生不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种频率特性对负载的抽取电流数值的依赖性很小的线性调节器，这种线性调节器显示出比已知线性调节器更高程度的频率补偿性能。
一方面，本发明是一种线性调节器，在其中的容性放大电路中包括一个与双极输出器件基极相连的MOSFET器件，以稳定从基极流向输出端的电流。因为使用了MOSFET器件而不是在先前技术中使用的双极器件，根据本发明的线性调节器显示了比在先前技术中使用的线性调节器依赖性要低的频率特性。
因此，一个可实现从源电压为负载提供调节电压的线性调节器包括一个连接在源电压和负载之间的双极器件，与负载相连的双极器件的输出端输出调节电压，一个为提供稳定电压而连接在双极器件的输出端与参考电压间处于负反馈关系的反馈放大器，和一个连接在稳定电压与双极器件的输出端之间的容性放大电路。该容性放大电路包括一个与双极器件的基极相连的MOSFET器件，以稳定从双极器件基极流向输出端的电流。容性放大电路包括一个放大器和一个电容，其与线性调节器的输出端是以负反馈关系连接的，放大器的输出端为MOSFET器件的栅极提供一个参考信号。最好，1∶n的电流反射镜为线性调节器频率特性提供更大电流独立性的。
这个发明概述是为能更快地理解本发明的实质的目的而提出的。参照以下对优选实施方案的详细说明及其相关附图能得到对本发明更全面的理解。
图1和图2是说明传统线性调节器的示意图。
图3和图4是说明本发明中的线性调节器的示意图。
图5是说明经由图4中线性调节器的由于电容CL的第二个极点频率变化的示意图。
具体实施例方式
如图3所示，在线性调节器100连接到一电压源V+，以为负载12提供一调节输出电压。该线性调节器包括一个发射极与源电压相连且其集电极与调节输出电压相连的双极器件BP2，以为负载12提供一调节输出电压。调节输出电压通过放大器A1与参考电压Vref以负反馈关系相连，以设置输出电压的电压标准。放大器A1的输出电压与一容性放大电路103相连，该容性放大电路设置为稳定从双极器件BP2的基极流向集电极的电流。特别是，容性放大电路103包括一个MOSFET器件101，MOSFET器件101的漏极与双极器件BP2的基极相连，而源极接地。可以采用p沟道型或n沟道型MOSFET器件；在所举实施方案中图示了一n沟道型MOSFET器件。在线性调节器的输出端和放大器A3的输入端连接一小电容Cm(典型值是10-20pf)。以这种方式连接电容Cm来放大电容Cm的有效值是一种众所周知的技术。
通过包含有MOSFET器件的容性放大电路103的作用，并利用MOSFET器件来稳定流经双极器件BP2的基极和集电极间的电流，可以得到改善频率特性的线性调节器。特别是，图2所示的先前技术中的线性调节器的频率特性是同电流值成线性比例的。另一方面，本发明涉及的线性调节器的频率特性仅与电流值的平方根成比例。
图4图示了根据本发明另一种实施方案的线性调节器。那些同在以上图3中所述的相同组件就不再重述了。参照图4，线性调节器100包括一个电流源I1，一个1∶n的电流反射镜，和MOSFET112。MOSFET112最好配置为同源放大器，且1∶n的电流反射镜包括MOSFET113和111。因为按图4的配置，一个第二非主要极点(non-dominant pole)P2，由于电容CL的作用，作为负载电流ILoad的函数依频率线性上升到频率W1，如图5所示。然后，尽管ILoad继续上升，极点P2按照负载电流ILoad的平方根，依频率下降。因此，限制了极点P2变化(或变化范围)。
以上通过列举具体实施方案陈述了本发明。可以理解，本发明不局限于上述实施方案，在不脱离本发明的精神与范围的条件下，利用现有技术中的常用技巧可以对其进行各种改变和修改。
权利要求
1.一个用于从源电压为负载提供一个调节电压的线性调节器，其特征在于所说线性调节器包括一双极器件，连接在源电压与负载之间，所说双极器件的输出连接到该调节电压；一反馈放大器，其在所说双极器件的输出与参考电压间连接以负反馈方式连接以提供一稳定电压；及一电容放大电路，连接在该稳定电压与所说双极器件的输出之间；其中，所说的电容放大电路包括一个与所说双极器件的基极相连的MOSFET器件，以稳定从所说双极器件的基极流向输出端的电流。
2.如权利要求1所说的线性调节器，其中所说的电容放大电路包括一个放大器和一个电容，该电容以反馈关系连接在所说放大器的一输入端与线性调节器的输出端之间，且其中所说的MOSFET器件包括一个与所说双极器件的基极相连的源极和一个与所说放大器输出端相连的栅极。
3.如权利要求1所说的线性调节器，其中所说的电容放大电路包括一个1∶n的电流反射镜。
4.如权利要求3所说的线性调节器，其中所说的电容放大电路包括一个放大器和一个电容，该电容以反馈方式连接在所说放大器的输入端与线性调节器的输出端之间，且所说的电容放大电路包括一个连通所说的第一个放大器与1∶n的电流反射镜的同源放大器。
5.如权利要求4所说的线性调节器，其中所说的1∶n的电流反射镜包括第一个MOSFET器件和第二个MOSFET器件，且所说的电容放大电路包括一个电流源，且其中所说的第一个MOSFET器件包括一个连接所说的双极器件基极的源极和一个栅极，且其中所说的电流源与第二个MOSFET器件的栅极和源极及第一个MOSFET器件的栅极相连。
6.如权利要求1所说的线性调节器，其中所说的第一个MOSFET器件是一个n沟道型器件。
7.一个用于从源电压为负载提供一调节电压的线性调节器，其特征在于所说的线性调节器包括双极装置，其连接在源电压和负载之间，且所说双极装置的输出连接输出调节电压；反馈放大装置，在所说双极装置的输出与参考电压之间以负反馈方式连接，以提供一稳定电压；及电容放大装置，连接在稳定电压和所说双极装置的输出之间，以稳定电流；其中，所说电容放大装置包括与所说双极装置基极相连的第一MOSFET装置，用来稳定从所说双极装置基极流向输出端的电流。
8.如权利要求7所说的线性调节器，其中所说的电容放大装置包括放大器装置和电容装置，该电容装置在所说放大器装置的输入端与线性调节器的输出端之间以反馈方式连接，并且其中所说的第一MOSFET装置包括一个与所说双极装置基极相连的源极和一个与所说放大器装置的输出端相连的栅极。
9.如权利要求7所说的线性调节器，其中所说的电容放大装置包括一个1∶n的电流反射镜。
10.如权利要求9所说的线性调节器，其中所说的电容放大装置包括放大装置和电容装置，该电容装置以反馈方式连接在所说放大装置的输入端与线性调节器的输出端之间，且其中所说的电容放大装置包括一个在所说放大器装置与1∶n的电流反射镜间起联络作用的共源放大装置。
11.如权利要求10所说的线性调节器，其中所说的1∶n的电流反射镜包括第一个MOSFET装置和第二个MOSFET装置，且所说的电容放大装置包括一个电流源装置，其中所说的第一个MOSFET装置包括一个与所说双极装置基极相连的源极和一个栅极，其中所说的电流源装置与第二个MOSFET装置的栅极和源极及第一个MOSFET装置的栅极相连。
12.如权利要求7所说的线性调节器，其中所说的MOSFET装置是一个n沟道型装置。
全文摘要
一个可实现从源电压向负载提供调节电压的线性调节器。这个线性调节器包括一个连接在源电压与负载间的双极器件，与负载相连的双极器件的输出端输出调节电压，一个为提供稳定电压而以负反馈方式连接在双极器件的输出端与参考电压之间的反馈放大器，和一个连接在稳定电压与双极器件的输出端之间的电容放大电路。这个电容放大电路包括一个为稳定从双极器件的基极流向输出端的电流而与双极器件的基极相连的n沟道型MOSFET器件。电容放大电路包括与线性调节器的输出端以反馈方式连接的一个放大器和一个电容，该放大装置的输出端为MOSFET器件提供一参考信号。最好，一个1∶n的电流反射镜对于线性调节器频率特性提供更大的电流独立性。
文档编号H03F1/34GK1445925SQ0210731
公开日2003年10月1日 申请日期2002年3月14日 优先权日2002年3月14日
发明者F·阿拉姆 申请人:马维尔国际贸易有限公司