CN114594820B - 源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法，该源极跟随器中的信号输入端连接第三栅源电压调节模块，电源输入端连接第三栅源电压调节模块和第一恒流模块，第三栅源电压调节模块还连接第一栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块，第一恒流模块还连接第一栅源电压调节模块和第二栅源电压调节模块，第一栅源电压调节模块还连接第四栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块和第二恒流模块，第四栅源电压调节模块、第二恒流模块，第二栅源电压调节模块相互连接，并连接电源输出端，第一恒流模块、第一栅源电压调节模块和第二栅源电压调节模块相互连接，并连接信号输出端。这样，能够提高信号检测的准确性，以及确保重负载的稳定性。

Description

源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法。

背景技术

源极跟随器(Source Follower)，作为一种具有高输入电阻、低输出电阻以及较大摆幅特性的电路结构，广泛应用于信号检测、驱动大的电路负载等方面。

在实际应用中，除了由单个晶体管和恒流源构成的源极跟随器外，还存在一些其他的源极跟随器结构。例如：超级源极跟随器(Super Source Follower)，翻转电压跟随器(Flipped Voltage Follower)等。以减小源极跟随器的输出电阻和供电电压。

然而，在一些重负载的设计中，例如：低压差线性稳压器(Low DropoutRegulator，LDO)，由于LDO的输出电流能够达到几百毫安甚至安培级，为了驱动LDO，就需要增大LDO中功率管的尺寸。而功率管的尺寸太大，又会将LDO中误差放大器输出端的极点推动到低频上，从而降低LDO的稳定性。并且，源极跟随器的大摆幅，在信号检测中，会造成检测值与实际值之间的偏差，进而降低信号检测的精度。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法，通过进一步降低源极跟随器的输出电阻以及使得源极跟随器的输入电压发生偏移，以确保LDO的稳定性以及提高信号的检测精度。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请第一方面提供一种源极跟随器，所述源极跟随器包括：信号输入端、信号输出端、电源输入端、电源输出端、第一恒流模块、第二恒流模块、第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块、第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块；其中，所述信号输入端连接所述第三栅源电压调节模块；所述电源输入端分别连接所述第三栅源电压调节模块以及所述第一恒流模块；所述第三栅源电压调节模块还分别连接所述第一栅源电压调节模块以及所述第四栅源电压调节模块；所述第一恒流模块还连接所述第一栅源电压调节模块以及所述第二栅源电压调节模块；所述第一栅源电压调节模块还连接所述第四栅源电压调节模块、所述第二栅源电压调节模块以及所述第二恒流模块；所述第四栅源电压调节模块、所述第二恒流模块，所述第二栅源电压调节模块相互连接，并连接所述电源输出端；所述第一恒流模块、所述第一栅源电压调节模块以及所述第二栅源电压调节模块相互连接，并连接所述信号输出端。

本申请第二方面提供一种源极跟随器的驱动方法，所述驱动方法应用于第一方面中的源极跟随器中；所述驱动方法包括：信号输入端接收叠加负/正增量信号后的输入信号；第三栅源电压调节模块将叠加负/正增量信号后的输入信号进行一个栅源电压的位移，并基于位移后的输入信号减小/增大第三栅源电压调节模块的栅源电压；第一栅源电压调节模块基于减小/增大后的第三栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；第四栅源电压调节模块基于增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第四栅源电压调节模块的栅源电压；第一栅源电压调节模块基于增大/减小后的第四栅源电压调节模块的栅源电压进一步增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；第二栅源电压调节模块基于进一步增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第二栅源电压调节模块的栅源电压，使得叠加负/正增量信号后的输入信号减小/增大，得到减小/增大后的输出信号；信号输出端输出减小/增大后的输出信号。

相较于现有技术，本申请第一方面提供的源极跟随器，通过在现有的源极跟随器(即超级源极跟随器)中再增加两个栅源电压调节模块，即第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块，使得第三栅源电压调节模块能够对输入信号产生一个Vgs的偏移，进而减小输入信号与输出信号之间的差值。以及使得第四栅源电压调节模块与第一栅源电压调节模块之间再形成一个负反馈，进一步降低输出信号的值，进而进一步减小源极跟随器的输出电阻。最终确保使用了该源极跟随器的重负载中误差放大器输出端的极点能够推动到高频上，确保重负载的稳定性，以及在使用了该源极跟随器进行信号检测的过程中，能够减小信号检测值与信号实际值之间的差异，提高信号检测的准确性。

本申请第二方面提供的源极跟随器的驱动方法，与第一方面提供的源极跟随器具有相同或相似的有益效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本申请示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本申请的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1为现有的源极跟随器的结构示意图；

图2为本申请实施例中源极跟随器的结构示意图一；

图3为本申请实施例中源极跟随器的结构示意图二；

图4为图1中源极跟随器输入输出曲线示意图；

图5为图3中源极跟随器输入输出曲线示意图；

图6为本申请实施例中源极跟随器的驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

目前，为了驱动重负载，就需要增大重负载中功率管的尺寸。而大尺寸的功率管又会将重负载中误差放大器输出端的极点推动到低频上，从而降低重负载的稳定性。并且，将源极跟随器应用在信号检测中，源极跟随器的大摆幅还会降低信号检测的精度。

发明人经过研究发现，在对重负载进行驱动时，确保其稳定性的关键在于将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，因此，可以进一步降低源极跟随器的输出电阻，进而通过进一步降低输出电阻的源极跟随器将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，从而确保重负载的稳定性。并且，在对电路中的信号进行检测时，确保其检测精度的关键在于调整源极跟随器的摆幅，因此，可以通过将源极跟随器的输入电压进行一定程度的偏移，进而调整源极跟随器的摆幅，从而提高信号检测的精度。

有鉴于此，本申请实施例提供一种源极跟随器以及源极跟随器的驱动方法，在现有的源极跟随器的基础上，再增加两个栅源电压调节模块，其中一个栅源电压调节模块用来使得源极跟随器的输入电压产生偏移，另一个栅源电压调节模块用来与现有的源极跟随器中的栅源电压调节模块再形成一个负反馈，进一步降低源极跟随器的输出电阻。通过进一步降低输出电阻的源极跟随器将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，以及使得源极跟随器的输入电压产生偏移，从而确保重负载的稳定性以及信号检测的准确性。

图1为现有的源极跟随器的结构示意图，参见图1所示，在该源极跟随器中，至少可以包括：信号输入端、信号输出端、电源输入端、电源输出端、第一电流源I1、第二电流源I2、第一场效应管MP1和第二场效应管MN1。

其中，信号输入端用于接收输入信号Vin。信号输出端用于输出输出信号Vout。一般来说，输入信号Vin以及输出信号Vout可以是指模拟电压信号。电源输入端与电源VDD连接，电源输出端与地电位VSS连接。

在该源极跟随器中，各部件的连接关系具体可以是：信号输入端连接第一场效应管MP1的栅极。电源输入端连接第一电流源I1的第一端。第一电流源I1的第二端分别连接第一场效应管MP1的源极以及第二场效应管MN1的漏极。第一场效应管MP1的漏极分别连接第二场效应管MN1的栅极以及第二电流源I2的第一端。第二电流源I2的第二端以及第二场效应管MN1的源极相互连接，并连接电源输出端。第一电流源I1的第二端、第一场效应管MP1的源极以及第二场效应管MN1的漏极相互连接，并连接信号输出端。

相比于图1中的源极跟随器，更为传统的单管源极跟随器的输出电阻并不是很小。在传统的源极跟随器中，由于没有图1中的第二场效应管MN1，因此其输出电阻就是

其中，gm为传统的单极输入管(即图1中的第一场效应管MP1)的跨导。而图1中的源极跟随器相比于传统的源极跟随器，增加了第二场效应管MN1。通过第二场效应管MN1的负反馈作用，将其输出电阻降低为

其中，gmp1为第一场效应管MP1的跨导，gmn1为第二场效应管MN1的跨导，ro1为第二场效应管MN1的输出电阻。可见，图1中的源极跟随器已经能够在一定程度上减小其输出电阻。

接下来具体说明为何图1中源极跟随器具有较小的输出电阻。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一场效应管MP1和第二场效应管MN1均处于导通状态，即都工作在饱和区。在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV(也就是减小输入信号Vin)，并发送至信号输入端后，第一场效应管MP1的Vgs(这是场效应管的栅极相对于源极的电压，此后该电压均以Vgs表示)的绝对值增大(由于第一场效应管MP1一般为p型场效应管，其Vgs的实际值为负值，再加上输入信号Vin减小，第一场效应管MP1的Vgs的实际值就更小了，故而其绝对值增大)，进而流过第一场效应管MP1的漏电流Imp1增大。由于第二场效应管MN1的负反馈作用，使得节点A的电流增大，进而导致节点A的电压升高，进而使得第二场效应管MN1的Vgs的绝对值增大(由于第二场效应管MN1一般为n型场效应管，其Vgs的实际值为正值，再加上节点A的电压升高，第二场效应管MN1的Vgs的实际值就更大了，故而其绝对值增大)，进而使得流过第二场效应管MN1的漏电流Imn1也增大，最终使得输出信号Vout快速下降(第一电流源I1不变，第二场效应管MN1的漏电流Imn1增大，对于信号输出端来说，输入的电荷量不变，输出的电荷量增大，整体看来电荷量减小，故其电压减小)。而第二电流源I2在整个电路中起到的作用则是稳定电路中的电流。因此，从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻降低为

相比于传统的源极跟随器的输出电阻

图1中源极跟随器的输出电阻在一定程度上得到了降低。

虽然图1中的源极跟随器的输出电阻在一定程度上得到了降低，但是其输出电阻降低的程度仍然无法确保能够将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，进而无法确保重负载的稳定性。以及其无法使得输入电压产生偏移，进而无法确保信号的检测精度。因此，还需要进一步降低图1中源极跟随器的输出电阻，以及使得图1中源极跟随器的输入电压产生偏移。

接下来，在图1的基础上，针对本申请实施例提供的源极跟随器进行详细说明。

图2为本申请实施例中源极跟随器的结构示意图一，参见图2所示，在该源极跟随器中，至少可以包括：信号输入端、信号输出端、电源输入端、电源输出端、第一恒流模块、第二恒流模块、第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块、第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块。

其中，信号输入端用于接收输入信号Vin。信号输出端用于输出输出信号Vout。一般来说，输入信号Vin以及输出信号Vout可以是指模拟电压信号。电源输入端与电源VDD连接，电源输出端与地电位VSS连接。

在该源极跟随器中，各部件的连接关系具体可以是：信号输入端连接第三栅源电压调节模块。电源输入端分别连接第三栅源电压调节模块以及第一恒流模块。第三栅源电压调节模块还分别连接第一栅源电压调节模块以及第四栅源电压调节模块。第一恒流模块还连接第一栅源电压调节模块以及第二栅源电压调节模块。第一栅源电压调节模块还连接第四栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块以及第二恒流模块。第四栅源电压调节模块、第二恒流模块，第二栅源电压调节模块相互连接，并连接电源输出端。第一恒流模块、第一栅源电压调节模块以及第二栅源电压调节模块相互连接，并连接信号输出端。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块、第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块均处于工作状态。当输入信号为Vin时，B点的电压为Vin-Vgsmn2，Vgsmn2为第三栅源电压调节模块的Vgs。那么，通过第一栅源电压调节模块输出的输出信号为Vout＝Vin-Vgsmn2+Vgsmp1，Vgsmp1为第一栅源电压调节模块的Vgs。在得到输出信号为Vout＝Vin-Vgsmn2+Vgsmp1后，如果Vgsmn2大致等于Vgsmp1，那么Vout就等于Vin。可见，在源极跟随器中增大的第三栅源电压调节模块就是把输入电压Vin进行了一个Vgs电压的位移。

可见，通过在源极跟随器的信号输入端后增大一个栅源电压调节模块，即第三栅源电压调节模块，能够对输入到源极跟随器中的输入电压进行一个Vgs的偏移，进而减小源极跟随器中输入电压与输出电压之间的差异，从而减小源极跟随器的摆幅，在将该源极跟随器应用在信号检测中，能够减小信号检测值与信号实际值之间的偏差，提高信号的检测精度。

第三栅源电压调节模块不仅能够使得输入信号Vin发生一个Vgs的偏移，还能够确保源极跟随器具有低输出电阻。接下来对其具体的工作原理进行说明。

当该源极跟随器工作时，在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV(也就是减小输入信号Vin)，并发送至信号输入端后，第三栅源电压调节模块的Vgs的绝对值减小(由于第三栅源电压调节模块一般为n型栅源电压调节模块，其Vgs的实际值为正值，输入信号Vin减小，第三栅源电压调节模块的Vgs的实际值就减小了，故而其绝对值也减小)，进而流过第三栅源电压调节模块的漏电流Imn2也减小。由于第三栅源电压调节模块的漏电流Imn2减小之后小于第四栅源电压调节模块的漏电流Imn3，因此节点B的电压降低(输入的电流减小，相当于输入的电荷量减小，而输出的电流以及电荷量不变，整体看来节点B的电荷量减少，故节点B的电压降低)，进而使得第一栅源电压调节模块的Vgs的绝对值增大(第一栅源电压调节模块一般为p型栅源电压调节模块，其Vgs的实际值为负值，节点B的电压降低，第一栅源电压调节模块的Vgs的实际值就更小，进而其绝对值就更大)，进而使得第一栅源电压调节模块的漏电流Imp1增大。由于第二栅源电压调节模块的负反馈作用，使得节点A的电流增大，进而导致节点A的电压升高，进而使得第二栅源电压调节模块的Vgs的绝对值增大(由于第二栅源电压调节模块一般为n型栅源电压调节模块，其Vgs的实际值为正值，再加上节点A的电压升高，第二栅源电压调节模块的Vgs的实际值就更大了，故而其绝对值增大)，进而使得流过第二栅源电压调节模块的漏电流Imn1也增大，最终使得输出信号Vout快速下降(第一恒流模块不变，第二栅源电压调节模块的漏电流Imn1增大，对于信号输出端来说，输入的电荷量不变，输出的电荷量增大，整体看来输出端的电荷量减少，故其电压减小)。而第二恒流模块在整个电路中起到的作用则是稳定电路中的电流。因此，从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻由于第三栅源电压调节模块的作用，得到了降低。

可见，在源极跟随器中增加了第三栅源电压调节模块后，还能够确保输出信号Vout降低，进而确保源极跟随器的输出电阻降低，使得源极跟随器在不增大其功率管尺寸的基础上，能够使得重负载稳定驱动。

在增加了第三栅源电压调节模块的同时，还能够再增加一个栅源电压调节模块，即第四栅源电压调节模块，进而与第一栅源电压调节模块再形成一个负反馈，进一步降低源极跟随器的输出电阻。接下来对其工作原理进行详细说明。

当该源极跟随器工作时，在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV，并发送至信号输入端后，第三栅源电压调节模块的Vgs的绝对值减小，进而流过第三栅源电压调节模块的漏电流Imn2也减小。由于第三栅源电压调节模块的漏电流Imn2减小之后小于第四栅源电压调节模块的漏电流Imn3，因此节点B的电压降低，进而使得第一栅源电压调节模块的Vgs的绝对值增大，进而使得第一栅源电压调节模块的漏电流Imp1增大。由于第四栅源电压调节模块的负反馈作用，当第一栅源电压调节模块的漏电流Imp1增大时，鉴于第二恒流模块的电流不变，故节点A的电压会升高(输入的电流增大，相当于输入的电荷量增大，而输出的电流以及电荷量不变，整体看来节点A处的电荷量增大，故节点A的电压升高)。节点A电压升高使得第四栅源电压调节模块的Vgs的值增大，进而使得第四栅源电压调节模块的漏电流Imn3增大。由于流过第三栅源电压调节模块的漏电流Imn2减小，以及流过第四栅源电压调节模块的漏电流Imn3增大，即输入电荷量减小，输出电荷量增大，整体看来节点B的电荷量减小，故节点B电压进一步下降。而节点B电压的进一步下降反过来使得第一栅源电压调节模块的Vgs的绝对值进一步增大，进而使得第一栅源电压调节模块的漏电流Imp1进一步增大，最终使得输出信号Vout进一步下降(第一栅源电压调节模块、节点A、第二栅源电压调节模块、信号输出端形成的回路中各部件参数的变化与前文描述一致，此处不再赘述)，从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻得到了进一步降低。

可见，在源极跟随器中增加第四栅源电压调节模块，通过上述工作机制，能够使输出信号Vout进一步下降，进而从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，使其输出电阻进一步得到了降低，因此，能够进一步确保将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，从而确保重负载的稳定性。

由上述内容可知，本申请实施例提供的源极跟随器，通过在现有的源极跟随器(即超级源极跟随器)中再增加两个栅源电压调节模块，即第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块，使得第三栅源电压调节模块能够对输入信号产生一个Vgs的偏移，进而减小输入信号与输出信号之间的差值。以及使得第四栅源电压调节模块与第一栅源电压调节模块之间再形成一个负反馈，进一步降低输出信号的值，进而进一步减小源极跟随器的输出电阻。最终确保使用了该源极跟随器的重负载中误差放大器输出端的极点能够推动到高频上，确保重负载的稳定性，以及在使用了该源极跟随器进行信号检测的过程中，能够减小信号检测值与信号实际值之间的差异，提高信号检测的准确性。

在实际应用中，第一栅源电压调节模块可以为第一场效应管。第二栅源电压调节模块可以为第二场效应管。第三栅源电压调节模块可以为第三场效应管。第四栅源电压调节模块可以为第四场效应管。第一恒流模块可以为第一电流源，第二恒流模块可以为第二电流源。

对于第一场效应管来说，第一场效应管的栅极分别连接第三栅源电压调节模块以及第四栅源电压调节模块，第一场效应管的源极分别连接第一恒流模块、第二栅源电压调节模块以及信号输出端，第一场效应管的漏极分别连接第四栅源电压调节模块、第二恒流模块以及第二栅源电压调节模块。

对于第二场效应管来说，第二场效应管的栅极分别连接第一栅源电压调节模块、第四栅源电压调节模块以及第二恒流模块，第二场效应管的漏极分别连接第一恒流模块、第一栅源电压调节模块以及信号输出端，第二场效应管的源极分别连接第二恒流模块、第四栅源电压调节模块以及电源输出端。

对于第三场效应管来说，第三场效应管的栅极连接信号输入端，第三场效应管的漏极分别连接电源输入端以及第一恒流模块，第三场效应管的源极分别连接第一栅源电压调节模块以及第四栅源电压调节模块。

对于第四场效应管来说，第四场效应管的漏极分别连接第三栅源电压调节模块以及第一栅源电压调节模块，第四场效应管的源极分别连接电源输出端、第二恒流模块以及第二栅源电压调节模块，第四场效应管的栅极分别连接第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块以及第二恒流模块。

对于第一电流源来说，第一电流源的第一端分别连接电源输入端以及第三栅源电压调节模块，第一电流源的第二端分别连接第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块以及信号输出端。

对于第二电流源来说，第二电流源的第一端分别连接第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块以及第四栅源电压调节模块，第二电流源的第二端分别连接第二栅源电压调节模块、第四栅源电压调节模块以及电源输出端。

更为具体的，第一场效应管可以为P型金属-氧化物半导体场效应管。第二场效应管可以为N型金属-氧化物半导体场效应管。第三场效应管可以为N型金属-氧化物半导体场效应管。第四场效应管可以为N型金属-氧化物半导体场效应管。

上述的金属-氧化物半导体场效应管，英文全称Metal Oxide Semiconductor，英文简称MOS。由于MOS管采用电压控制，其控制方式比较方便。以及，MOS管具有体积小、重量轻、寿命长、输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗干扰能力强、功耗低等优点，因此，本申请实施例的源极跟随器中的各场效应管采用MOS管，能够进一步提升源极跟随器的各项性能，以及使得源极跟随器便于控制。

接下来，结合具体的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管、第一电流源以及第二电流源，对本申请实施例提供的源极跟随器进行详细说明。

图3为本申请实施例中源极跟随器的结构示意图二，参见图3所示，在该源极跟随器中，至少可以包括：信号输入端、信号输出端、电源输入端、电源输出端、第一电流源I1、第二电流源I2、第一场效应管MP1、第二场效应管MN1、第三场效应管MN2和第四场效应管MN3。

其中，信号输入端用于接收输入信号Vin。信号输出端用于输出输出信号Vout。一般来说，输入信号Vin以及输出信号Vout可以是指模拟电压信号。电源输入端与电源VDD连接，电源输出端与地电位VSS连接。

在该源极跟随器中，各部件的连接关系具体可以是：信号输入端连接第三场效应管MN2的栅极。电源输入端分别连接第三场效应管MN2的漏极以及第一电流源I1的第一端。第三场效应管MN2的源极分别连接第一场效应管MP1的栅极以及第四场效应管MN3的漏极。第一电流源I1的第二端分别连接第一场效应管MP1的源极以及第二场效应管MN1的漏极。第一场效应管MP1的栅极还连接第四场效应管MN3的漏极，第一场效应管MP1的漏极、第四场效应管MN3的栅极、第二场效应管MN1的栅极以及第二电流源I2的第一端相互连接。第四场效应管MN3的源极、第二电流源I2的第二端，第二场效应管MN1的源极相互连接，并连接电源输出端。第一电流源I1的第二端、第一场效应管MP1的源极以及第二场效应管MN1的漏极相互连接，并连接信号输出端。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一场效应管MP1、第二场效应管MN1、第三场效应管MN2和第四场效应管MN3均处于导通状态，即都工作在饱和区。当输入信号为Vin时，B点的电压为Vin-Vgsmn2，Vgsmn2为第三场效应管MN2的Vgs。那么，通过第一场效应管MP1输出的输出信号为Vout＝Vin-Vgsmn2+Vgsmp1，Vgsmp1为第一场效应管MP1的Vgs。这里需要说明的是，本申请实施例中所述的Vgs均取的是绝对值。在得到输出信号为Vout＝Vin-Vgsmn2+Vgsmp1后，如果Vgsmn2大致等于Vgsmp1，那么Vout就等于Vin。可见，在源极跟随器中增大的第三场效应管MN2就是把输入电压Vin进行了一个Vgs电压的位移。

图4为图1中源极跟随器输入输出曲线示意图，参见图3所示，横坐标Vin表示源极跟随器的输入电压，纵坐标Vout表示源极跟随器的输出电压。

虚线为输入电压，实线为输出电压。可以看出，源极跟随器的输出电压相对于输入电压有一个Vgs的电压抬升，进而增加了随机跟随器的输入电压与输出电压的差值，在应用了源极跟随器的信号检测中，降低了信号的检测精度。

而图5为图3中源极跟随器输入输出曲线示意图，参见图5所示，横坐标Vin表示源极跟随器的输入电压，纵坐标Vout表示源极跟随器的输出电压。虚线为输入电压，实线为输出电压。可以看出，通过第三场效应管MN2把输入电压Vin进行了一个Vgs电压的位移之后，只有在输入电压低于一个阈值电压Vth的情况下，源极跟随器的输出电压相对于输入电压有一个Vgs的电压抬升。而在除了输入电压低于一个阈值电压Vth的情况下，源极跟随器的输出电压与输入电压几乎完全重叠。这样，就几乎消除了源极跟随器中输入与输出电压之间的一个电压差Vgs，进而在信号检测中，能够避免源极跟随器的输入与输出之间的电压差造成的信号检测值与信号实际值之间的偏差，进而提高信号的检测精度。

可见，通过在源极跟随器的信号输入端后增大一个场效应管，即第三场效应管MN2，能够对输入到源极跟随器中的输入电压进行一个Vgs的偏移，进而减小源极跟随器中输入电压与输出电压之间的差异，从而减小源极跟随器的摆幅，在将该源极跟随器应用在信号检测中，能够减小信号检测值与信号实际值之间的偏差，提高信号的检测精度。

第三场效应管MN2不仅能够使得输入信号Vin发生一个Vgs的偏移，还能够确保源极跟随器具有低输出电阻。接下来对其具体的工作原理进行说明。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一场效应管MP1、第二场效应管MN1、第三场效应管MN2以及第四场效应管MN3均处于导通状态，即都工作在饱和区。在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV(也就是减小输入信号Vin)，并发送至信号输入端后，第三场效应管MN2的Vgs的绝对值减小(由于第三场效应管MN2一般为n型场效应管，其Vgs的实际值为正值，输入信号Vin减小，第三场效应管MN2的Vgs的实际值就减小了，故而其绝对值也减小)，进而流过第三场效应管MN2的漏电流Imn2也减小。由于第三场效应管MN2的漏电流Imn2减小之后小于第四场效应管MN3的漏电流Imn3，因此节点B的电压降低(输入的电流减小，相当于输入的电荷量减小，而输出的电流以及电荷量不变，整体看来节点B的电荷量减少，故节点B的电压降低)，进而使得第一场效应管MP1的Vgs的绝对值增大(第一场效应管MP1一般为p型场效应管，其Vgs的实际值为负值，节点B的电压降低，第一场效应管MP1的Vgs的实际值就更小，进而其绝对值就更大)，进而使得第一场效应管MP1的漏电流Imp1增大。由于第二场效应管MN1的负反馈作用，使得节点A的电流增大，进而导致节点A的电压升高，进而使得第二场效应管MN1的Vgs的绝对值增大(由于第二场效应管MN1一般为n型场效应管，其Vgs的实际值为正值，再加上节点A的电压升高，第二场效应管MN1的Vgs的实际值就更大了，故而其绝对值增大)，进而使得流过第二场效应管MN1的漏电流Imn1也增大，最终使得输出信号Vout快速下降(第一电流源I1不变，第二场效应管MN1的漏电流Imn1增大，对于信号输出端来说，输入的电荷量不变，输出的电荷量增大，整体看来输出端的电荷量减少，故其电压减小)。而第二电流源I2在整个电路中起到的作用则是稳定电路中的电流。因此，从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻由于第三场效应管MN2的作用，得到了降低。

可见，在源极跟随器中增加了第三场效应管MN2后，还能够确保输出信号Vout降低，进而确保源极跟随器的输出电阻降低，使得源极跟随器在不增大其功率管尺寸的基础上，能够使得重负载稳定驱动。

以上详细说明了在源极跟随器中增加第三场效应管MN2不仅能够使得输入信号Vin产生一个Vgs的偏移，减小输入信号与输出信号之间的差异，提高信号的检测精度，还能够确保源极跟随器的输出电阻减小，使其应用在重负载中能够确保重负载的稳定性。而源极跟随器中增加的另一个场效应管，即第四场效应管MN3，能够与第一场效应管MP1再形成一个负反馈，进一步降低源极跟随器的输出电阻。接下来对其工作原理进行详细说明。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一场效应管MP1、第二场效应管MN1、第三场效应管MN2以及第四场效应管MN3均处于导通状态，即都工作在饱和区。在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV(也就是减小输入信号Vin)，并发送至信号输入端后，第三场效应管MN2的Vgs的绝对值减小(由于第三场效应管MN2一般为n型场效应管，其Vgs的实际值为正值，输入信号Vin减小，第三场效应管MN2的Vgs的实际值就减小了，故而其绝对值也减小)，进而流过第三场效应管MN2的漏电流Imn2也减小。由于第三场效应管MN2的漏电流Imn2减小之后小于第四场效应管MN3的漏电流Imn3，因此节点B的电压降低(输入的电流减小，相当于输入的电荷量减小，而输出的电流以及电荷量不变，整体看来节点B处的电荷量减小，故节点B的电压降低)，进而使得第一场效应管MP1的Vgs的绝对值增大(第一场效应管MP1一般为p型场效应管，其Vgs的实际值为负值，节点B的电压降低，第一场效应管MP1的Vgs的实际值就更小，进而其绝对值就更大)，进而使得第一场效应管MP1的漏电流Imp1增大。由于第四场效应管MN3的负反馈作用，当第一场效应管MP1的漏电流Imp1增大时，鉴于第二电流源I2的电流不变，故节点A的电压会升高(输入的电流增大，相当于输入的电荷量增大，而输出的电流以及电荷量不变，整体看来节点A处的电荷量增大，故节点A的电压升高)。节点A电压升高使得第四场效应管MN3的Vgs的值增大，进而使得第四场效应管MN3的漏电流Imn3增大。由于流过第三场效应管MN2的漏电流Imn2减小，以及流过第四场效应管MN3的漏电流Imn3增大，即输入电荷量减小，输出电荷量增大，整体看来节点B的电荷量减小，故节点B电压进一步下降。而节点B电压的进一步下降反过来使得第一场效应管MP1的Vgs的绝对值进一步增大，进而使得第一场效应管MP1的漏电流Imp1进一步增大，最终使得输出信号Vout进一步下降(第一场效应管MP1、节点A、第二场效应管MN1、信号输出端形成的回路中各部件参数的变化与前文描述一致，此处不再赘述)，从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻得到了进一步降低。

可见，在源极跟随器中增加第四场效应管MN3，通过上述工作机制，能够使输出信号Vout进一步下降，进而从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，使其输出电阻进一步得到了降低，因此，能够进一步确保将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，从而确保重负载的稳定性。

以上有关进一步降低源极跟随器输出电阻的工作原理都是在为输入信号Vin叠加一个负的增量信号ΔV(也就是减小输入信号Vin)的情况下说明的，反过来，如果为输入信号Vin叠加一个正的增量信号ΔV(也就是增大输入信号Vin)，也能够说明在源极跟随器中加入了第四场效应管MN3之后，能够进一步降低源极跟随器的输出电阻。接下来，以为输入信号Vin叠加一个正的增量信号ΔV为例，对源极跟随器的工作原理进行说明。

当该源极跟随器工作时，电源输入端接通电源VDD，电源输出端接通地电位VSS。第一场效应管MP1、第二场效应管MN1、第三场效应管MN2以及第四场效应管MN3均处于导通状态，即都工作在饱和区。在为输入信号Vin叠加一个正的增量信号ΔV(也就是增大输入信号Vin)，并发送至信号输入端后，第三场效应管MN2的Vgs的绝对值增大，流过第三场效应管MN2的漏电流Imn2增大。由于第三场效应管MN2的漏电流Imn2增大之后大于第四场效应管MN3的漏电流Imn3，因此节点B的电压升高，进而使得第一场效应管MP1的Vgs的绝对值减小，流过第一场效应管MP1的漏电流Imp1减小。由于流过第一场效应管MP1的漏电流Imp1减小，以及第四场效应管MN3的负反馈作用，节点A的电压降低，进而使得第四场效应管MN3的Vgs的绝对值减小，进而使得第四场效应管MN3的漏电流Imn3减小，进而使得节点B的电压升高。节点B的电压升高反过来使得第一场效应管MP1的Vgs进一步减小，进而第一场效应管MP1的漏电流Imp1进一步减小，最终使得输出信号Vout进一步升高。

可见，即便信号输入端的输入信号Vin被抬高，通过增加了第三场效应管MN2以及第四场效应管MN3的源极跟随器中的工作机制，信号输出端的输出信号Vout也会进一步升高。从信号输出端的方向看向源极跟随器的内部，其输出电阻仍然得到了进一步降低，能够确保将重负载中误差放大器输出端的极点推动到高频上，从而确保重负载的稳定性。

本申请实施例提供的源极跟随器，具体可以但不限于应用于以下两种场景。

场景一：重载的低压差线性稳压器LDO驱动。

在重载的LDO中，本申请实施例提供的源极跟随器可以充当缓冲器。即，在LDO中，误差放大器、源极跟随器、功率管依次连接。由于源极跟随器的低输出电阻的特征，源极跟随器可以将LDO中的误差放大器输出端的极点推到高频上，从而确保重负载的稳定性。

具体来说，源极跟随器的信号输入端需要与LDO中误差放大器的输出端连接。源极跟随器的信号输出端需要与LDO中功率管的输入端连接。这样，源极跟随器就能够将LDO中的误差放大器输出端的极点推到高频上，从而确保重负载的稳定性。

场景二：信号检测。

通过将本申请实施例提供的源极跟随器应用在检测电路中，即，检测电路通过源极跟随器对检测节点的信号进行检测，能够隔离检测电路对检测节点中信号的影响。

具体来说，源极跟随器的信号输入端需要与检测节点连接，源极跟随器的信号输出端需要与检测电路连接，而检测电路就是用于对检测节点的信号进行检测的。这样，通过源极跟随器能够消除检测电路对检测节点中信号的影响。

基于同一发明构思，作为对上述源极跟随器的实现，本申请实施例还提供了一种源极跟随器的驱动方法。该驱动方法应用于前述的源极跟随器中。图6为本申请实施例中源极跟随器的驱动方法的流程示意图，参见图6所示，该驱动方法可以包括：

S601：信号输入端接收叠加负/正增量信号后的输入信号；

S602：第三栅源电压调节模块将叠加负/正增量信号后的输入信号进行一个栅源电压的位移，并基于位移后的输入信号减小/增大第三栅源电压调节模块的栅源电压；

S603：第一栅源电压调节模块基于减小/增大后的第三栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；

S604：第四栅源电压调节模块基于增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第四栅源电压调节模块的栅源电压；

S605：第一栅源电压调节模块基于增大/减小后的第四栅源电压调节模块的栅源电压进一步增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；

S606：第二栅源电压调节模块基于进一步增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第二栅源电压调节模块的栅源电压，使得叠加负/正增量信号后的输入信号减小/增大，得到减小/增大后的输出信号；

S607：信号输出端输出减小/增大后的输出信号。

进一步地，信号输入端接收低压差线性稳压器中误差放大器的输出端输出的信号，信号输出端将处理后的信号发送至低压差线性稳压器中功率管的输入端。

进一步地，信号输入端接收检测节点输出的信号，信号输出端将处理后的信号发送至检测电路。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

最后还需说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

Claims (6)

1.一种源极跟随器，其特征在于，所述源极跟随器包括：信号输入端、信号输出端、电源输入端、电源输出端、第一恒流模块、第二恒流模块、第一栅源电压调节模块、第二栅源电压调节模块、第三栅源电压调节模块和第四栅源电压调节模块；

其中，所述第一栅源电压调节模块为第一场效应管，所述第二栅源电压调节模块为第二场效应管，所述第三栅源电压调节模块为第三场效应管，所述第四栅源电压调节模块为第四场效应管；

所述信号输入端连接所述第三场效应管的栅极；

所述电源输入端分别连接所述第三场效应管的漏极以及所述第一恒流模块的第一端；

所述第三场效应管的源极还分别连接所述第一场效应管的栅极以及所述第四场效应管的漏极；

所述第一恒流模块的第二端还连接所述第一场效应管的源极以及所述第二场效应管的漏极；

所述第一场效应管的漏极还连接所述第四场效应管的栅极、所述第二场效应管的栅极以及所述第二恒流模块的第一端；

所述第四场效应管的源极、所述第二恒流模块的第二端，所述第二场效应管的源极相互连接，并连接所述电源输出端；

所述第一恒流模块的第二端、所述第一场效应管的源极以及所述第二场效应管的漏极相互连接，并连接所述信号输出端。

2.根据权利要求1所述的源极跟随器，其特征在于，所述第一恒流模块为第一电流源，所述第二恒流模块为第二电流源；

所述第一电流源的第一端分别连接所述电源输入端以及所述第三场效应管的漏极，所述第一电流源的第二端分别连接所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的漏极以及所述信号输出端；

所述第二电流源的第一端分别连接所述第一场效应管的漏极、所述第二场效应管的栅极以及所述第四场效应管的栅极，所述第二电流源的第二端分别连接所述第二场效应管的源极、所述第四场效应管的源极以及所述电源输出端。

3.根据权利要求1所述的源极跟随器，其特征在于，所述第一场效应管为P型金属-氧化物半导体场效应管；或者，

所述第二场效应管为N型金属-氧化物半导体场效应管；或者，

所述第三场效应管为N型金属-氧化物半导体场效应管；或者，

所述第四场效应管为N型金属-氧化物半导体场效应管。

4.根据权利要求1所述的源极跟随器，其特征在于，所述信号输入端与低压差线性稳压器中误差放大器的输出端连接，所述信号输出端与所述低压差线性稳压器中功率管的输入端连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的源极跟随器，其特征在于，所述信号输入端与检测节点连接，所述信号输出端与检测电路连接，所述检测电路用于对所述检测节点的信号进行检测。

6.一种源极跟随器的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法应用于权利要求1至5中任一项所述的源极跟随器中；所述驱动方法包括：

信号输入端接收叠加负/正增量信号后的输入信号；

第三栅源电压调节模块将叠加负/正增量信号后的输入信号进行一个栅源电压的位移，并基于位移后的输入信号减小/增大第三栅源电压调节模块的栅源电压；

第一栅源电压调节模块基于减小/增大后的第三栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；

第四栅源电压调节模块基于增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第四栅源电压调节模块的栅源电压；

第一栅源电压调节模块基于增大/减小后的第四栅源电压调节模块的栅源电压进一步增大/减小第一栅源电压调节模块的栅源电压；

第二栅源电压调节模块基于进一步增大/减小后的第一栅源电压调节模块的栅源电压增大/减小第二栅源电压调节模块的栅源电压，使得叠加负/正增量信号后的输入信号减小/增大，得到减小/增大后的输出信号；

信号输出端输出减小/增大后的输出信号。

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