CN103001493A - 一种简单的线性电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简单的线性电源电路。本电路通过有源器件的阈值电压产生电流，并采用该电流作为电路的基准电流，即用自举基准产生参考电流，用MOS管阈值电压作为参考电压，再结合负反馈原理实现了一个简单的线性电源，此电源不受***电源VDD的影响。

Description

一种简单的线性电源电路

技术领域

本发明主要涉及电源电路的设计领域，特指一种简单的线性电源电路。

背景技术

对于模拟集成电路，其性能的好坏取决于很多因素，其中电源的好坏也是影响模拟集成电路性能的一个关键因素，特别是一些高精度模拟电路，如高精度模数转换器(ADC)、高精度数模转换器(DAC)、仪表放大器等，这类电路通常都需要一个高质量的电源供电，通常都是采用线性电源(LDO)，LDO将一个性能不好的电源信号转换成性能相对较好的电源输出，LDO的性能通常都很好，但是占用的面积也较大，对于一些简单的模块，或者规模较小的电路模块，且对电源的性能要求又不是特别高的情况下，LDO并非是一个明智的选择。

发明内容

本发明要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，提出一种简单的线性电源电路。

本发明提出的解决方案为：本电路通过有源器件的阈值电压产生电流，并采用该电流作为电路的基准电流，即用自举基准产生参考电流，用MOS管阈值电压作为参考电压，再结合负反馈原理实现了一个简单的线性电源，此电源不受***电源VDD的影响。

附图说明

图1是本发明的电路原理示意图；

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，PMOS管M₃是栅漏短接的二极管形式连接，其源极电压即M₃的阈值电压，假设其为V_TH3，该阈值电压作为PMOS管M₈的栅极偏置电压，NMOS管M₁₀的栅极电压始终为M₁₀的阈值电压，假设其为V_TH10，PMOS管M₄、M₅的尺寸完全相同，NMOS管M₉、M₁₀的尺寸也完全相同，则M₉和M₁₀的漏电流I_DS相等，即I_DS9=I_DS10，I_DS10流经M₁₀产生电压V_GS10，I_DS9流经R₂产生电压I_DS9R₂，这两个电压是同一个电压，即

$I_{\mathrm{DS}9}{R}_2=V_{\mathrm{TH}10}+{\left(\frac{I_{\mathrm{DS}10}}{K_n}\right)}^{\frac{1}{2}}---\left(1\right)$

其中

假设I_DS9=I_DS10=I_Q，则通过式(1)可以得出

$I_Q=\frac{V_{\mathrm{TH}10}}{R_2}+\frac{1}{2K_n{R}_2^2}+\frac{1}{R_2}\sqrt{\frac{V_{\mathrm{TH}10}}{K_n{R}_2}+\frac{1}{4K_n^2{R}_2^2}}---\left(2\right)$

从式(2)可以看出I_Q与电源VDD无关。

电阻R₃的阻值是电阻R₂的一半，NMOS管M₉和M₁₀的尺寸完全一样，则流过NMOS管M₁₁的电流I_DS11=I_Q，要达到电路的平衡，则PMOS管M₈的漏电流也等于I_Q，即

I_Q=K_p(V_O-|V_TH3|-|V_TH8|)²(3)

其中V_TH8是PMOS管M₈的阈值电压，

通过式(2)和式(3)可得输出电压的值，即

$V_O=\sqrt{\frac{V_{\mathrm{TH}10}}{K_p{R}_2}+\frac{1}{2K_p{K}_n{R}_2^2}+\frac{1}{K_p{R}_2}\sqrt{\frac{V_{\mathrm{TH}10}}{K_n{R}_2}+\frac{1}{4K_n^2{R}_2^2}}}+\left|V_{\mathrm{TH}3}\right|+\left|V_{\mathrm{TH}8}\right|---\left(4\right)$

由式(4)可以看出，输出电压V_O与电源电压VDD无关，只和MOS管的工艺参数以及电阻R₂有关，其具体的值可以通过调整MOS管尺寸以及电阻R₂的阻值来改变。

如图1所示，电阻R_L是负载。假设M₁₁的源极电压为V_P，若负载R_L减小，即I_L增大，则V_O降低，I_DS8降低，V_P降低，因为I_DS11=I_Q是恒定值，故M₁₁的漏源电压V_DS降低，即PMOS管M₇的V_GS增加，输出驱动电流增大，补偿I_L，保持V_O恒定；同理当负载R_L增大时，即I_L减小，则V_O增大，I_DS8增大，V_P升高，因为I_DS11=I_Q是恒定值，故M₁₁的漏源电压V_DS增大，即PMOS管M₇的V_GS减小，输出驱动电流减小，补偿I_L，保持V_O恒定。

综上所述，本电路用自举基准产生参考电流，结合负反馈原理实现了一个简单的线性电源，此电源不受***电源VDD的影响。

Claims (1)

1. 一种简单的线性电源电路，其特征在于：

电路由PMOS管M₁、PMOS管M₂、PMOS管M₃、PMOS管M₄、PMOS管M₅、PMOS管M₆、PMOS管M₇、PMOS管M₈、NMOS管M₉、NMOS管M₁₀、NMOS管M₁₁、电阻R₁、电阻R₂和电阻R₃组成；***电源VDD连接到PMOS管M₁、M₄、M₅、M₆和M₇的源极，地信号GND连接到PMOS管M₃栅极和漏极、电阻R₂一端、电阻R₃的一端以及NMOS管M₁₀的源极；电阻R₁的一端连接到PMOS管M₁的漏极，另一端连接到PMOS管M₄、PMOS管M₅和PMOS管M₆的栅极以及PMOS管M₂源极，PMOS管M₂漏极连接到PMOS管M₃的源极和PMOS管M₈的栅极，PMOS管M₂栅极连接到PMOS管M₁的栅极、PMOS管M₄漏极以及NMOS管M₉的漏极；NMOS管M₉的源极连接到电阻R₂以及NMOS管M₁₀的栅极，NMOS管M₉栅极连接到NMOS管M₁₀的漏极、NMOS管M₁₁的栅极以及PMOS管M₅漏极；PMOS管M₆漏极连接到PMOS管M₇的栅极和NMOS管M₁₁的漏极，NMOS管M₁₁的源极连接到PMOS管M₈的漏极和电阻R₃的一端，PMOS管M₇漏极与PMOS管M₈源极连接在一起，即线性电源的输出V_O。

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