CN109194326B - 一种提高线性稳压电源电源抑制比的电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高线性稳压电源电源抑制比的电路，其由误差放大器EA、输出功率管MP、反馈电阻R1和R2、密勒补偿电容Cc、输出负载阻抗ZL、缓冲器Mpb、电源前馈晶体管Mpc、偏置晶体管Mpbi、偏置电流IB、滤波电容Cf、滤波电阻Rt连接组成。本发明结构设计简单、合理，切断了误差放大器EA输出端通过密勒补偿电容Cc至电源输出端Vo的信号前馈通路，但保留电源输出端Vo通过密勒补偿电容Cc至误差放大器EA输出端的信号反馈通路，将电源上的交流信号1:1耦合至功率管的栅极，从而让输出功率管MP对电源上的交流信号没有放大作用，能有效提高线性稳压电源电源抑制比的最小值，减小电源抖动对线性稳压电源输出的影响。
Description
技术领域
本发明属于模拟集成电路领域，具体涉及一种提高线性稳压电源电源抑制比的电路。
背景技术
线性稳压电源电路以其优异的稳压性能，被广发用于芯片***的供电***中，减少***整体的供电数量，为不同的模块或电路提供所需要的电源电压，同时避免不通模块之间的噪声或抖动通过电源相互干扰。线性稳压电源电路是运用最广泛的模拟电路之一，提高其电源抑制比，从而降低电源抖动对负载电路的影响具有非常切实的意义。
如图2所示为现有典型线性稳压电源电路结构，其由误差放大器EA，输出功率管MP，反馈网络R1、R2，密勒补偿电容Cc，输出负载阻抗ZL组成。随着频率的增加，其电源抑制比Vo/VDD会因为反馈环路的增益降低而逐渐减小，最小处的电源抑制比还会因为密勒补偿电容Cc在高频处的阻抗降低，而导致整个电路失去对电源抖动的抑制作用。电源抑制比的最小值可大体表达为：
上式中gmp为功率管MP的跨导，ZL为线性稳压电源的负载阻抗；通常情况下，在PSRR的最小值频率处，gmp*ZL的值都比1大许多，因此上式可近似等于1，表明在此频率附近，线性稳压电源对电源上的抖动或噪声没有抑制作用。
这种采用密勒补偿电容Cc的线性稳压电源，随着频率的增加，密勒补偿电容Cc的阻抗降低，使得线性稳压电压第一级输出和第二级输出被短路到一起，结果其电源抑制比在最低时接近0dB，电源上此频率附近的抖动将很容易传递到输出端，对线性稳压电源的负载电路造成影响。
发明内容
本发明为了解决以上背景技术中心存在的问题，而提出了一种结构设计简单、合理，能有效提高线性稳压电源电源抑制比的最小值，减小电源抖动对线性稳压电源输出的影响的提高线性稳压电源电源抑制比的电路。
本发明的技术方案如下：
上述的提高线性稳压电源电源抑制比的电路，由误差放大器EA、输出功率管MP、反馈电阻R1和R2、密勒补偿电容Cc、输出负载阻抗ZL、缓冲器Mpb、电源前馈晶体管Mpc、偏置晶体管Mpbi、偏置电流IB、滤波电容Cf、滤波电阻Rt连接组成；
所述输出负载阻抗ZL一端接地，另一端连接电源输出端Vo；所述反馈电阻R2一端接地，另一端连接所述反馈电阻R1一端；所述电阻R1另一端连接电源输出端Vo；所述误差放大器EA的反相输入端连接基准电源Vref，所述误差放大器EA的同相输入端连接于所述反馈电阻R1与反馈电阻R2的连接点，所述误差放大器EA的输出端连接所述输出功率管MP的栅极；所述输出功率管MP的源极连接电源VDD，漏极连接电源输出端Vo；所述缓冲器Mpb的栅极连接电源输出端Vo，漏极接地，源极连接所述电源前馈晶体管Mpc的漏极；所述电源前馈晶体管Mpc的源极连接电源VDD，栅极连接所述滤波电阻Rt并通过所述滤波电阻Rt连接所述偏置晶体管Mpbi的栅极；所述偏置晶体管Mpbi的源极连接电源VDD，漏极连接所述偏置电流IB一端；所述偏置电流IB另一端接地；所述密勒补偿电容Cc一端连接于所述误差放大器EA的输出端与所述输出功率管MP的栅极的连接点，所述密勒补偿电容Cc的另一端连接于所述缓冲器Mpb的源极与所述电源前馈晶体管Mpc的源极的连接点；所述滤波电容Cf一端接地，另一端连接于所述滤波电阻Rt与所述电源前馈晶体管Mpc的栅极的连接点。
有益效果：
本发明提高线性稳压电源电源抑制比的电路结构设计简单、合理，切断了误差放大器EA输出端通过密勒补偿电容Cc至电源输出端Vo的信号前馈通路，但保留电源输出端Vo通过密勒补偿电容Cc至误差放大器EA输出端的信号反馈通路，将电源上的交流信号1:1耦合至功率管的栅极，从而让输出功率管MP对电源上的交流信号没有放大作用，能有效提高线性稳压电源电源抑制比的最小值，减小电源抖动对线性稳压电源输出的影响；
具体优点体现在以下几方面：
(1)通过采用一级缓冲器Mpb的方法，在保留了密勒补偿电容Cc作用的同时，切断了从第一级输出到第二级输出的通路(第一级的输出指EA的输出端，第二级的输出端为LDO的输出端Vo)；
(2)高频时通过电源前馈晶体管Mpc的放大作用以及电容Cc的耦合作用，将电源上的抖动耦合到输出功率管MP的栅极，降低输出功率管MP高频时对电源抖动的放大作用。
附图说明
图1为本发明提高线性稳压电源电源抑制比的电路的电路图；
图2为现有的典型线性稳压电源电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提高线性稳压电源电源抑制比的电路，由误差放大器EA、输出功率管MP、反馈电阻R1和R2、密勒补偿电容Cc、输出负载阻抗ZL、缓冲器Mpb、电源前馈晶体管Mpc、偏置晶体管Mpbi、偏置电流IB、滤波电容Cf、滤波电阻Rt连接组成。
该输出负载阻抗ZL一端接地，另一端连接电源输出端Vo；该反馈电阻R2一端接地，另一端连接反馈电阻R1一端；该电阻R1另一端连接电源输出端Vo；该误差放大器EA的反相输入端连接基准电源Vref，该误差放大器EA的同相输入端连接于反馈电阻R1与反馈电阻R2的连接点，该误差放大器EA的输出端连接输出功率管MP的栅极；该输出功率管MP的源极连接电源VDD，漏极连接电源输出端Vo；该缓冲器Mpb的栅极连接电源输出端Vo，该缓冲器Mpb的漏极接地，该缓冲器Mpb的源极连接电源前馈晶体管Mpc的漏极，该电源前馈晶体管Mpc的源极连接电源VDD，该电源前馈晶体管Mpc的栅极连接滤波电阻Rt并通过滤波电阻Rt连接偏置晶体管Mpbi的栅极，该偏置晶体管Mpbi的源极连接电源VDD，该偏置晶体管Mpbi的漏极连接偏置电流IB一端，该偏置电流IB另一端接地；该密勒补偿电容Cc一端连接于该误差放大器EA的输出端与输出功率管MP的栅极的连接点，该密勒补偿电容Cc的另一端连接于缓冲器Mpb的源极与电源前馈晶体管Mpc的源极的连接点；该滤波电容Cf一端接地，另一端连接于滤波电阻Rt与电源前馈晶体管Mpc的栅极的连接点。
本发明的工作原理：
如图1所示，在传统电路基础上，一方面将电压输出端Vo通过缓冲器Mpb与密勒补偿电容Cc相连，切断了误差放大器EA的输出通过密勒补偿电容Cc至输出Vo的前馈通路，但保留了电压输出端Vo至误差放大器EA输出端的反馈通路，从而保留了密勒补偿电容Cc的密勒补偿作用；另一方面，高频时由于滤波电容Cf、滤波电阻Rt的滤波作用，电源前馈晶体管Mpc的栅极近似为交流地，电源前馈晶体管Mpc的源极为电源交流输入，因为缓冲器Mpb与电源前馈晶体管Mpc在同一条通路上，具有相同的直流电流(其直流电流由偏置电流IB与偏置晶体管Mpbi产生的偏置电压VB决定)，若缓冲器Mpb与电源前馈晶体管Mpc具有相同的尺寸，他们将具有相同的跨导，因而从电源VDD通过电源前馈晶体管Mpc至缓冲器Mpb的源极与电源前馈晶体管Mpc的漏极连接点VBUF的增益为1；
综合以上两点，高频时，缓冲器Mpb的源极与电源前馈晶体管Mpc的漏极连接点VBUF以及EA的输出端Vo1的交流电压为vo+vdd(vo，vdd分别代表输出端Vo以及电源VDD上的交流信号)，由此可以推导出此时的电源抑制比PSRR将等于0(现实中由于输出功率管MP的栅极和漏极之间的电容Cgd、以及源极和漏极间的电阻作用，仍然会有交流信号从电源VDD传递到电源输出端Vo，导致输出端交流信号不为0，但此信号非常小，远小于传统电路中输出端的交流信号)。
本发明结构设计简单、合理，切断了误差放大器EA输出端通过密勒补偿电容Cc至电源输出端Vo的信号前馈通路，但保留电源输出端Vo通过密勒补偿电容Cc至误差放大器EA输出端的信号反馈通路，将电源上的交流信号通过电源前馈晶体管Mpc与密勒补偿电容Cc1:1耦合至功率管的栅极，从而让输出功率管MP对电源上的交流信号没有放大作用，能有效提高线性稳压电源电源抑制比的最小值，减小电源抖动对线性稳压电源输出的影响。
Claims (1)
1.一种提高线性稳压电源电源抑制比的电路，其特征在于，由误差放大器EA、输出功率管MP、反馈电阻R1和R2、密勒补偿电容Cc、输出负载阻抗ZL、缓冲器Mpb、电源前馈晶体管Mpc、偏置晶体管Mpbi、偏置电流IB、滤波电容Cf、滤波电阻Rt连接组成；
所述输出负载阻抗ZL一端接地，另一端连接电源输出端Vo；
所述反馈电阻R2一端接地，另一端连接所述反馈电阻R1一端；
所述电阻R1另一端连接电源输出端Vo；
所述误差放大器EA的反相输入端连接基准电源Vref，所述误差放大器EA的同相输入端连接于所述反馈电阻R1与反馈电阻R2的连接点，所述误差放大器EA的输出端连接所述输出功率管MP的栅极；
所述输出功率管MP的源极连接电源VDD，漏极连接电源输出端Vo；
所述缓冲器Mpb的栅极连接电源输出端Vo，漏极接地，源极连接所述电源前馈晶体管Mpc的漏极；
所述电源前馈晶体管Mpc的源极连接电源VDD，栅极连接所述滤波电阻Rt并通过所述滤波电阻Rt连接所述偏置晶体管Mpbi的栅极；
所述偏置晶体管Mpbi的源极连接电源VDD，漏极连接所述偏置电流IB一端；
所述偏置电流IB另一端接地；
所述密勒补偿电容Cc一端连接于所述误差放大器EA的输出端与所述输出功率管MP的栅极的连接点，所述密勒补偿电容Cc的另一端连接于所述缓冲器Mpb的源极与所述电源前馈晶体管Mpc的源极的连接点；
所述滤波电容Cf一端接地，另一端连接于所述滤波电阻Rt与所述电源前馈晶体管Mpc的栅极的连接点；
将电源上的交流信号1:1耦合至所述输出功率管的栅极。
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