用于折叠共源共栅放大器的跨导增益的快速恢复方案的制作方法
【专利说明】用于折叠共源共栅放大器的跨导増益的快速恢复方案 相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求享有于2014年8月22日提交的美国临时申请序列号62/040692的权 益，在此通过引用将其整体合并用于所有意图和目的。
【附图说明】
[0002] 关于下面的描述和附图，本发明的益处、特征和优点将变得更好理解，其中：
[0003] 图1是被配置为使其输出禪合电阻器-电容器（RC)电路的误差放大器的折叠共 源共栅放大器（FCA)的简化示意图；
[0004] 图2是被配置为使其输出禪合到其反相输入的缓冲器的FCA的简化示意图； 阳0化]图3是用常规恢复方案实现的FCA的示意图；
[0006] 图4是时序图，该时序图绘制当从低功率状态转换回到正常操作状态时（诸如在 上电或复位（POR)期间）或在重新激活图1的FCA时图3的FCA的跨导增益GM ;
[0007] 图5是根据本发明的一个实施例实现的图1的FCA的示意图；
[0008] 图6是根据一个实施例可被用作图5的偏置电路的低电流偏置电路的更详细示意 图；
[0009] 图7是根据另一个实施例可被用作图5的偏置电路的低电流偏置电路的更详细示 意图；
[0010] 图8是时序图，该时序图绘制当从低功率状态转换回到高功率正常操作状态时 (诸如在POR期间）或在重新激活图1的FCA时图1的FCA的跨导增益GM ; W及
[0011] 图9是被配置有包括功率管理系统的功率系统的电子设备的简化框图，该功率管 理系统包括根据本发明的任何一个实施例实现的图1的FCA。
【具体实施方式】
[0012] 由于它们靠近轨输入共模、高直流值C)增益和易于补偿，折叠共源共栅放大器 (FCA)被广泛用于功率管理集成电路（1C)。在电池功率管理应用中，模拟构件块在低功率 状态期间被典型地断电，W延长电池寿命。然而，模拟构件块应当在转换到高功率状态（例 如正常状态）时迅速恢复，W便获得良好的瞬态响应。恢复方案用于发挥在功率状态之间 转换的作用。传统的恢复方案具有相对长的不固定的动态跨导增益（GM)恢复时间。运样 长的恢复时间对于其中快速电压增益恢复时间比跨导增益恢复时间更重要的诸如比较器 之类的一些应用可能是足够的，但是对于其中跨导增益恢复时间在传递函数中起着重要作 用的诸如缓冲器和误差放大器之类的其它应用一般是不可接受的。
[0013] 图1是被配置为使其输出禪合电阻器-电容器（RC)电路的误差放大器的折叠共 源共栅放大器（FCA) 101的简化示意图。图2是被配置为使其输出禪合到其反相输入的缓 冲器的FCA 101的简化示意图。运样的应用常见于有功率管理的IC中。在有电池功率管 理的配置中，FCA 101被配置成在低功率状态期间掉电（power down), W延长电池寿命。如 本文中进一步描述地，FCA 101还被配置成从低功率状态或从掉电状态迅速恢复，使得FCA 101与传统配置相比具有改进的瞬态响应。
[0014] 图3是用常规恢复方案实现的FCA 300的示意图。FCA 300包括放大器电路301和 偏置电路303。如本文所使用地，每个FCA具有：被配置为折叠共源共栅放大器的放大器电 路，W及为放大器电路提供偏置电压的偏置电路。放大器电路301包括P型晶体管P1、P2、 P3、P4、P5、P6和P7 W及N型晶体管N1、N2、N3和M。Pl具有：禪合到电源电压VDD的源 极，禪合到节点305的漏极，W及接收偏置电压PBIAS的栅极。P2和P3分别具有禪合到节 点305的源极。P2具有禪合到节点307的漏极，W及接收非反相或正输入INP的栅极。P3 具有禪合到节点309的漏极，W及接收反相或负输入INN的栅极。INP和INN形成FCA 300 的差分输入对。
[001引如本文所使用，P型晶体管可W是P型或P沟道MOS (PM0巧晶体管等等，而N型晶 体管可W是N型或N沟道MOS(NM)巧晶体管等等。还可考虑替代的晶体管类型，诸如其它 类型的场效应晶体管（FET)或双极结型晶体管度JT)等等。
[0016] P4、P5、P6和P7和N1、N2、N3和M禪合在共源共栅配置中。正如所示，P4和P5 具有禪合到VDD的源极。P4具有禪合到P6的源极的漏极，而P5具有禪合到P7的源极的漏 极。P4和P5的栅极禪合在一起，并且禪合到P6的漏极。偏置电压PCAS被提供给P6和P7 的栅极。P6的漏极禪合到Nl的漏极，而P7的漏极禪合到N2的漏极。偏置电压NCAS被提 供给Nl和N2的栅极。Nl的源极禪合到节点307, Nl的源极进一步禪合到N3的漏极。N2 的源极禪合到节点309,N2的源极进一步禪合到M的漏极。N3和M的源极禪合到电源参 考节点，诸如接地（GND)。偏置电压NBIAS被提供给N3和M的栅极。P7和N2的漏极在输 出节点311处禪合在一起，输出节点311提供FCA 311的输出信号OUT。
[0017] 偏置电路303向放大器电路301提供偏置电压PBIAS、NBIAS、PCAS和NCAS。偏置 电路303包括：P型晶体管P8、P9和P10, N型晶体管N5、N6、N7和N8,电容器Cl和C2,开 关S1、S2、S3、S4、S5和S6, W及提供偏置电流IB的电流源313。Sl和Cl禪合在VDD与节 点315之间，而S2禪合在节点315与产生（develop)偏置电压NBIAS的另一个节点317之 间。S3禪合在节点317与GND之间。产生NBIAS的节点317禪合到N5、N6和N7的栅极。 电流源313被配置成获得到节点317的偏置电流IB的源（source)。N5具有在节点317处 禪合到其栅极的其漏极，并且具有禪合到GND的其源极。N6具有禪合到产生出PCAS的节 点318的其漏极，W及禪合到GND的其源极。N7具有禪合到产生出PBIAS的节点319的其 漏极，并具有禪合到GND的其源极。N8具有在产生出NCAS的节点321处禪合在一起的栅极 和漏极，并且具有禪合到GND的源极。P8、P9和PlO各自具有禪合到VDD的源极。P8具有 在节点318处禪合在一起的栅极和漏极。P9具有在节点319处禪合在一起的栅极和漏极。 PlO具有禪合到节点319的栅极，W及禪合到节点321的漏极。S4禪合在VDD与节点319 之间，S5禪合在节点319与节点323之间，而S6和C2各自禪合在节点323与GND之间。
[0018] FCA 300代表可用于有功率管理的包括电池应用等等的应用的各种常规配置。开 关S1-S6用于在正常或"高"功率状态与低功率状态之间切换W节省功率来延长电池寿命。 在图示的配置中，放大器电路301不被切换，而是切换偏置电路303 W在功率状态之间转 换。提供给开关S1-S6的控制信号未被示出，但是一般每个开关在正常状态期间的两个状 态之一中W及在低功率状态期间的其它状态中。例如，在正常或上电状态中，开关S2和S5 打开，而其余开关断开，而在低功率或断电状态期间，开关S1、S3、S4和S6打开，而开关S2 和S5断开。然而，由于在开关S1-S6之间的时序考虑，多个控制信号必须用于在功率状态 之间转换。W运种方式，为了控制开关，功率转换具有相对复杂的时序考虑。
[0019] 图4是时序图，该时序图绘制当从低功率状态转换回到正常操作状态时（诸如在 上电或