一种应用于数模转换器的线性稳压器的制作方法

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种线性稳压器电路，其运用在为数模转换器提供电压。

背景技术：

sigma-delta数模转换器把过采样技术和sigma-delta噪声整形技术相结合，不要求精度高和规模大的模拟器件就可实现数字信号到模拟信号之间的转换。作为高性能数模转换芯片，其应用从高精度音频领域到测量及无线通信等领域。

数模转换器需要稳定、低噪声且无片外电容的供电，没有这样的电源，数模转换器就无法正常的工作。作为数模转换器的重要组成部分，稳压器的作用就是把这些不稳定的、有噪声的电源电压转变成稳定的、精确的、不随负载变化而变化的电压。稳压器的电源调整能力对于集成度很高且充放电频率极快的数模转换器显得极为重要。数模转换器在时钟沿上的快速动作要求电源能够在很短的响应时间提供很高的功耗。如果电源不能相应的做出迅速反应，电源线上就会出现显著的瞬态波动，这是我们不希望看到的。

为了解决数模转换器的供电问题，传统的解决方案是用传统的低压差线性稳压器来供电，如图1所示。其中cp为补偿电容，a1为低静态功耗的线性稳压器电路，pmos为输出功率管，r1和r2为采样电阻。

上述传统的线性稳压器电路可以提供稳定的输出电压，但用于高性能数模转换器供电会有一些问题，其中最主要的问题是：首先，其需要一个片外的补偿电容，这点不符合本设计的要求，其次两个较大的反馈电阻会产生很大的输出噪声，如果要达到很高的噪声性能，也需要很大的代价，比如很大的电流或版图面积。

技术实现要素：

本发明的目的是针对电容型的数模转换器，提出一种面积小、易实现、高稳定度和低噪声的电路，这种检测电路可以为快速充放电的数模转换器提供稳定、低噪声的电压偏置。

本发明的技术方案是：

本发明提出了一种应用于数模转换器供电的线性稳压器电路，包括误差放大器、第一mos管、负载检测电路、第一电容、第二电容及供电电路；误差放大器的同相输入端与外部基准电路连接，用于获取基准电压；误差放大器的反相输入端与功率输出极和负载检测极相连，用于获取由负载变化引起的电压变化，并根据电压变化相应的调整误差放大器的输出端的输出电压；第一mos管的漏极与电源连接，栅极与误差放大器的输出端相连，源极连接供电电路和负载检测电路；供电电路分别连接第一mos管的源极以及负载检测电路，用于给第一mos管和负载检测电路提供电流；负载检测电路分别连接第一mos管的栅极和漏极，还连接供电电路以及误差放大器的反相输入端，用于检测负载的变化，并传递给误差放大器；第一电容连接误差放大器的输出端和第一mos管，用于稳压器环路的相位补偿；第二电容连接负载检测电路和供电电路，用于稳压器输出的滤波。

本发明上述的线性稳压器电路中，负载检测电路包括第二mos管和第一电阻，第二mos管的源极和电源相连，漏极和第一电阻的一端相连然后接稳压器输出端，第一电阻的另一端分别接误差放大器的反相输入端、第一、第三mos管的漏极，栅极分别接误差放大器的输出端和第一mos的栅极。

本发明上述的线性稳压器电路中，供电电路包括第三mos管和第四mos管，第三mos管和第四mos管的源极接地，第三mos管的漏极依次接误差放大器的反相输入端、第一电阻的一端和第一mos管的漏极，第四mos管的漏极接第一电阻的另一端和稳压器输出端。

采用本发明获得的有益效果是：本发明的线性稳压器电路通过负载检测电路检测输出负载的变化，反馈环路给第一mos管nm1提供一个稳定的栅极电压，稳压器输出端极点对环路稳定性没有影响，输出负载的变化通过环路响应保证第一mos管的栅极电压稳定，还采用了电阻r1将输出电压的变化反馈到镜像管的源极，提高了负载检测电路的灵敏度，相比于传统方案，没有了采样电阻，降低了线性稳压器的噪声，节省了电路面积，适合给高频率、低噪声的数模转换器供电，实用性强。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1示出了传统低压差线性稳压器；

图2示出了本发明应用于一种应用于数模转换器的线性稳压器结构示意图；

图3示出了图2所示的线性稳压器的电路图；

具体实施方式

本发明所要解决的技术问题是：传统的低压差线性稳压器电路方案可以提供稳定的电平，但也带来一些问题，其中最主要的问题是需要一个外接的电容用于稳压，其次有较大的采样电阻，这样增加了线性稳压器的噪声和面积。本发明就该技术问题而提出的技术思路是：采用片上补偿的方式提升线性稳压器的稳定性，设计了负载检测电路，使得负载电流的变化不会影响线性稳压器的环路稳定性，并且不需要传统的采样电阻。

为了使本发明的技术目的、技术方案以及技术效果更为清楚，以便于本领域技术人员理解和实施本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

如图2-图3所示，图2示出了本发明优选实施例的线性稳压器电路的功能模块方框图；图3示出了图2所示的线性稳压器电路的电路图。

如图2所示，为本发明电路的结构图，一种应用于数模转换器的线性稳压器，包括误差放大器ea、第一mos管nm1、负载检测电路100、第一电容c1及第二电容c2及供电电路200；误差放大器的同相输入端与外部基准电路vref连接，用于获取基准电压；误差放大器的反相输入端与功率输出级和负载检测级相连，用于获取由负载变化引起的电压变化，并根据电压变化相应的调整误差放大器的输出端的输出电压；第一mos管的漏极与电源连接，栅极与误差放大器的输出相连，源极连接供电电路和负载检测电路100；供电电路200分别连接第一mos管的源极以及负载检测电路100，用于给第一mos管和负载检测电路100提供稳定电流；负载检测电路100分别连接第一mos管的栅极和漏极，还连接供电电路200以及误差放大器的反相输入端，用于检测负载的变化，并传递给误差放大器；第一电容连接误差放大器的输出和第一mos管，用于稳压器环路的补偿；第二电容连接负载检测电路100和供电电路200，用于稳压器输出的滤波。

负载检测电路100检测输出负载的变化，反馈环路给第一mos管nm1提供一个稳定的栅极电压，稳压器输出级极点对环路稳定性没有影响，输出负载的变化通过环路响应保证第一mos管的栅极电压稳定，还采用了电阻r1将输出电压的变化反馈到镜像管nm2的源极，提高了负载检测电路的灵敏度。

当负载电流变大时，电流流出c2，vout变小，误差放大器的反相输入电压变小，误差放大器的输出端电压增加变大，负载检测电路100的电流变大，c2被充电，vout恢复稳定。

当负载电流变小时，电流流入c2，vout变大，误差放大器的反相输入电压变大，误差放大器的输出端电压增加变小，负载检测电路100的电流变小，c2放电，vout恢复稳定。

进一步地，如图3所示，在本实施例中，负载检测电路100包括第二mos管nm2和第一电阻器r1；第二mos管的源极和电源相连，漏极和第一电阻的一端相连然后接输出，用于将负载电流的变化反馈到功率管nm1的栅极；第一电阻r1的另一端分别接误差放大器的反相输入端、第一、第三mos管的漏端，第二mos管的栅极分别接误差放大器的输出和第一mos的栅极，用于将负载电流的变化反馈到功率管nm1的源极。

当负载电流变大时，电流流出c2，vout变小，误差放大器的反相输入电压变小，误差放大器的输出端电压增加变大，nm2的栅极电压变大，nm2的漏极电流变大，c2被充电，vout恢复稳定。

当负载电流变小时，电流流入c2，vout变大，误差放大器的反相输入电压变大，误差放大器的输出端电压增加变小，nm2的栅极电压变小，nm2的漏极电流变小，c2放电，vout恢复稳定。

进一步地，供电电路包括第三mos管和第四mos管，第三mos管和第四mos管的源极接地，第三mos管的漏极依次接误差放大器的同相输入端、第一电阻的一端和第一mos管的漏极，第四mos管的漏极接第一电阻的另一端和输出端。供电电路为第一mos管和负载检测电路提供稳定的电流。

以上仅是实施例仅用于说明本发明的效果，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。