專利名稱：具有改善的電源抑制比特性和窄響應(yīng)頻帶的電壓調(diào)整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣一種電壓調(diào)整器，該電壓調(diào)整器具有改善的電源抑制比(PSRR)特性，同時保持窄響應(yīng)頻帶。
背景技術(shù)：
電壓調(diào)整器已并入到諸如移動電話機或者電子備忘錄這樣的其大小及功耗必須很小的移動站中。
在第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器(參見JP-10-260741-A的圖2)中，參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生了參考電壓。驅(qū)動晶體管連接在電源端與輸出端之間并且具有控制端。分壓器產(chǎn)生了這樣的反饋電壓，該反饋電壓是輸出端電壓與地面終端電壓之間的中間電壓。差動放大器根據(jù)分壓器的反饋電壓以及參考電壓而產(chǎn)生了誤差電壓，并且將其傳送到驅(qū)動晶體管的控制端。振蕩防止電容器連接在驅(qū)動晶體管的控制端與輸出端之間。隨后將對進行詳細的描述。
在上述第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器中，因為差動放大器的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器的電容相對很大，因此響應(yīng)頻帶很窄以至于操作很穩(wěn)定。然而，如果將其比預(yù)定值要高的高頻噪聲施加到電源電壓上，那么PSRR特性曲線快速的降低，以致不能通過負反饋控制來對高頻噪聲進行補償。其結(jié)果是，在輸出端出現(xiàn)了這種高頻噪聲。
在上述第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器中，為了改善較高頻率的PSRR特性，一個方法是增加差動放大器的電路電流，并且另一個方法是降低振蕩防止電容器的電容。然而，在這種情況下，響應(yīng)頻帶也變寬了以致于操作可能不穩(wěn)定。此外，前者方法會使功耗增加。
在第二技術(shù)現(xiàn)有電壓調(diào)整器(參見JP-2001-159922-A)中，將差動放大器(運算放大器)添加到上述第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器的元件上。隨后將對其進行詳細的說明。其結(jié)果是，由差動放大器所形成的差動放大器部件的放大提高了以可改善PSRR特性。
然而，即使在上述第二現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器中，也會使響應(yīng)頻帶變寬。此外，因為差動放大器(運算放大器)的數(shù)目增加了，因此功耗增加了并且電路大小增加了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是提供這樣一種電壓調(diào)整器，該電壓調(diào)整器具有改善的PSRR特性，同時可保持窄響應(yīng)頻帶，該電壓調(diào)整器可并入到其大小及功耗必須很小的移動站中。
根據(jù)本發(fā)明，在電壓調(diào)整器中，參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生了參考電壓。驅(qū)動晶體管連接在第一電源端與輸出端之間并且具有控制端。分壓器產(chǎn)生了這樣的反饋電壓，該反饋電壓是輸出端電壓與第一電源端電壓之間的中間電壓。差動放大器根據(jù)分壓器的反饋電壓以及參考電壓而產(chǎn)生了誤差電壓，并且將其傳送到驅(qū)動晶體管的控制端。振蕩防止電容器連接在驅(qū)動晶體管的控制端與輸出端之間。電容器連接在第一電源端與差動放大器的第一輸入之間。
電容器通過了其比下述預(yù)定值要高的高頻噪聲，所述預(yù)定值是由驅(qū)動晶體管的負反饋控制和差動放大器所形成的響應(yīng)頻帶所確定。因此，電容器將這種高頻噪聲傳到負反饋控制以改善PSRR特性。值得注意的是，因為電容器未在負反饋控制之內(nèi)，因此電容器不會使負反饋控制的響應(yīng)頻帶變寬。


參考附圖，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，從下面的描述中可更顯而易見的得知本發(fā)明，在附圖中圖1給出了第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器的電路圖；圖2A給出了圖1電壓調(diào)整器的增益特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器的電容相對很大；圖2B給出了圖1電壓調(diào)整器的PSRR特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器的電容相對很大；圖3A給出了圖1電壓調(diào)整器的增益特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很大或者振蕩防止電容器的電容相對很??；圖3B給出了圖1電壓調(diào)整器的PSRR特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很大并且振蕩防止電容器的電容相對很小；圖4給出了第二現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器的電路圖；圖5給出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電壓調(diào)整器的電路圖；圖6A給出了圖5電壓調(diào)整器的增益特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器的電容相對很大；圖6B給出了圖5電壓調(diào)整器的PSRR特性的曲線圖，其中差動放大器的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器的電容相對很大；圖7給出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電壓調(diào)整器的電路圖；圖8給出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電壓調(diào)整器的電路圖；圖9給出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電壓調(diào)整器的電路圖；以及圖10給出了對圖5電壓調(diào)整器的改進的電路圖。
具體實施例方式
在對優(yōu)選實施例進行描述之前，參考圖1、2A、2B、3A、3B、以及4對現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器進行說明。
在其示出了第一現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器100(參見JP 10-260741-A的圖2)的圖1中，參考電壓產(chǎn)生電路1產(chǎn)生了參考電壓VREF并且將其施加到差動放大器(運算放大器)2的負輸入，該差動放大器的正輸入從由電阻3和4所形成的分壓器接收反饋電壓VFB。
其電路電流相對很小的差動放大器2根據(jù)反饋電壓VFB與參考電壓VREF之間的差值而產(chǎn)生了誤差電壓VER并且將其施加到驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的柵極。其結(jié)果是，驅(qū)動P溝道MOS晶體管5在其即就是輸出端OUT的漏極產(chǎn)生了輸出電壓OUT。
其電容相對很大的振蕩防止電容器6連接在驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的柵極與漏極之間。
外部電容器11和外部負載12與輸出端OUT相連。
將電源電壓Vcc和接地電壓GND分別施加到終端T1和T2上，其中一系列驅(qū)動P溝道MOS晶體管5與電阻3和4相連。
在圖1中，執(zhí)行負反饋控制，也就是說通過差動放大器2而將輸出電壓VOUT作為反饋電壓VFB而反饋到驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的柵極，以便可抑制輸出電壓VOUT的波動。
此外，因為提供了振蕩防止電容器6，因此即使將其比預(yù)定值f1要低的低頻噪聲施加到電源電壓Vcc上，增益也可保持在圖2A中的X1所示的開環(huán)增益A0上，所述圖2A給出了圖1電壓調(diào)整器100的增益特性，并且圖2B中的X1所示的電源抑制比(PSRR)特性不會降低，所述圖2B給出了圖1電壓調(diào)整器100的PSRR特性。
在圖1的電壓調(diào)整器100中，因為差動放大器2的電路電流相對很小并且振蕩防止電容器6的電容相對很大，因此圖2A中的X1所示響應(yīng)頻帶很窄以至于操作很穩(wěn)定。然而，如果將其比頻率f1要高的高頻噪聲施加到電源電壓VCC上，那么如圖2A中的X2所示增益降低了，并且同時，如圖2B中的X2所示PSRR特性快速降低了，以致于不能通過負反饋控制來對這種高頻噪聲進行補償。其結(jié)果是，在輸出端OUT出現(xiàn)了高頻噪聲。
在圖1的電壓調(diào)整器100中，為了改善圖3B中的X1′所示的高頻處的PSRR特性，一個方法是增加差動放大器2的電路電流，并且另一方法是降低振蕩防止電容器6的電容。然而，在這種情況下，如圖3A中的X1′所示響應(yīng)頻帶也變寬了，以便于操作可能不穩(wěn)定。此外，先前方法會使功耗增加。
在其示出了第二現(xiàn)有技術(shù)電壓調(diào)整器(參見JP2001-159922-A)的圖4中，除了圖1的電壓調(diào)整器100之外，電壓調(diào)整器200還包括差動放大器(運算放大器)21和22。其結(jié)果是，差動放大器部件的放大增大了以可改善圖3B所示的PSRR特性。即使在這種情況下，如圖3A所示響應(yīng)頻帶也變寬了。此外，因為差動放大器(運算放大器)的數(shù)目增加了，因此功耗增加了并且電路大小增加了。
在其示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電壓調(diào)整器的圖5中，除了圖1的電壓調(diào)整器100之外，電壓調(diào)整器10還包括電容器7。
圖6A示出了圖5電壓調(diào)整器10的增益特性，其中響應(yīng)頻帶受限于振蕩防止電容器6。值得注意的是因為振蕩防止電容器6的電容相對很大，因此由響應(yīng)頻帶所定義的上頻率f1例如是80Hz。因此，如果將其比頻率f1要低的低頻噪聲施加到電源電壓Vcc上，那么執(zhí)行其利用反饋電壓VFB的負反饋控制以對低頻噪聲進行補償，以便輸出電壓VOUT不會受到低頻噪聲的影響。
另一方面，確定電容器7的電容以將比頻率f1要高的其被施加到電源電壓Vcc上的高頻噪聲通過其而傳到用于接收反饋電壓VFB的差動放大器2的輸入。因此，電容器7不會影響如圖6A所示的增益特性，但是電容器7會影響，也就是說會改善如圖6B所示的PSRR特性，其中PSRR在諸如500Hz這樣的其比頻率f1要高的頻率f2處增加。
其結(jié)果是，如果將其具有比頻率f1要高的頻率的高頻噪聲施加到電源電壓Vcc上，那么噪聲將重疊在反饋電壓VFB上并且被反饋到差動放大器2，因此可對高頻噪聲進行補償。
在圖5的電壓調(diào)整器10中，因為差動放大器2的電路電流相對很小，功耗很小。
因此，因為僅將電容器7施加到圖1的電壓調(diào)整器100上，因此圖5電壓調(diào)整器10的大小不會十分大。
在圖5的電壓調(diào)整器10中，當外部負載12的電阻改變時，驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的增益也改變了，以便改變由圖6A的頻率f1所定義的響應(yīng)頻帶。也就是說，外部負載12的電阻越小，圖6A的頻率f1越高。因此，最好是電容器7的電容根據(jù)外部負載12的電阻而變化，這通過以下第二、第三、以及第四實施例將會了解到。
在其示出了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電壓調(diào)整器的圖7中，電壓調(diào)整器20包括其分別與由P溝道MOS晶體管22-1、22-2、22-3所形成的開關(guān)有關(guān)的電容器21-1、21-2、21-3以及控制電路23，以代替圖5的電壓調(diào)整器10的電容器7。在這種情況下，電容器21-1、21-2、以及21-3的電容C1、C2、以及C3彼此不相同，也就是說，C1＜C2＜C3。
控制電路23是由下述構(gòu)造而成的電壓檢測器，該電壓檢測器是由用于根據(jù)外部負載12的電阻值來對驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的源柵極電壓進行檢測的P溝道MOS晶體管231形成的；電阻232，該電阻232與P溝道MOS晶體管231的漏極相連；比較器233和234，該比較器用于對P溝道MOS晶體管231和電阻232之間的電壓V1與參考電壓VR1及VR2(VR1＜VR2)進行比較；以及門電路235。其結(jié)果是，當V1＜VR1時，開關(guān)(P溝道MOS晶體管)22-1導(dǎo)通以選擇電容器21-1。此外，當VR1V1＜VR2時，開關(guān)(P溝道MOS晶體管)22-2導(dǎo)通以選擇電容器21-2。進一步，當VVR2時，開關(guān)(P溝道MOS晶體管)22-3導(dǎo)通以選擇電容器21-3。
在其示出了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電壓調(diào)整器的圖8中，電壓調(diào)整器30包括其分別與開關(guān)32-1、32-2、以及32-3有關(guān)的電容為C0∶2C0∶4C0的電容器31-1、31-2、31-3(P溝道MOS晶體管)以及控制電路33，以代替圖5的電壓調(diào)整器10的電容器7。
控制電路33是由下述構(gòu)造而成的電壓檢測器，該電壓檢測器是由用于根據(jù)負載12的電阻來對驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的源柵極電壓進行檢測的P溝道MOS晶體管331形成的；電阻332，該電阻332與P溝道MOS晶體管331的漏極相連；以及模擬/數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器333，該轉(zhuǎn)換器用于在P溝道MOS晶體管331與電阻332之間的電壓V1時執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生三比特數(shù)據(jù)(D0、D1、D2)。其結(jié)果是，根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器333的輸出信號，開關(guān)(P溝道MOS晶體管)32-1、32-2、以及32-3導(dǎo)通。例如，如果(D0，D1，D2)＝(0，1，0)，那么僅選擇電容器31-2，以便整個電容器31-1、31-2、以及31-3的電容是2C0。此外，如果(D0，D1，D2)＝(1，1，1)，那么選擇電容器31-1、31-2、以及31-3，以便整個電容器31-1、31-2、以及31-3的電容是7C0(C0+2C0+4C0)。值得注意的是禁止數(shù)據(jù)(0，0，0)。此外，A/D轉(zhuǎn)換器333的每個位“1”表示低電平，并且A/D轉(zhuǎn)換器33的每個位“0”表示高電平。
在其示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電壓調(diào)整器的圖9中，電壓調(diào)整器40包括可變電容41和控制電路42，以代替圖5電壓調(diào)整器10的電容器7。
控制電路42是由下述構(gòu)造而成的電壓檢測器，該電壓檢測器是由用于根據(jù)負載12的電阻來對驅(qū)動P溝道MOS晶體管5的源柵極電壓進行檢測的P溝道MOS晶體管421形成的；電阻422，該電阻422與P溝道MOS晶體管421的漏極相連；其結(jié)果是，根據(jù)P溝道MOS晶體管的漏極與電阻422之間的電壓V1來控制可變電容41的電容。
在圖7和圖8中，與開關(guān)有關(guān)的電容器數(shù)目可以是四個或之上。此外，在圖7、8、以及9中，通過電源電壓Vcc和輸出電壓VOUT以代替電源電壓Vcc和誤差電壓VER來對負載12的電阻進行監(jiān)控。
此外，在圖5、7、8、以及9中，驅(qū)動晶體管5可由如圖10所示的N溝道MOS晶體管替代，圖10示出了對圖5電壓調(diào)整器10的改進。
如上文所示，根據(jù)本發(fā)明，可改善PSEE特性，同時可保持很窄的響應(yīng)頻帶。
權(quán)利要求
1.一種電壓調(diào)整器，包括第一和第二電源端(T1，T2)；輸出端(OUT)；參考電壓產(chǎn)生電路(1)，該參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生了參考電壓(VREF)；驅(qū)動晶體管(5)，該驅(qū)動晶體管連接在所述第一電源端與所述輸出端之間，所述驅(qū)動晶體管具有控制端；分壓器(3，4)，該分壓器連接在所述輸出端與所述第二電源端之間，所述分壓器用來產(chǎn)生所述輸出端電壓與所述第一電源端電壓之間的反饋電壓(VFD)；差動放大器(2)，該差動放大器具有與所述分壓器相連的第一輸入、與所述參考電壓產(chǎn)生電路相連的第二輸入、以及與所述驅(qū)動晶體管的控制端相連的輸出，所述差動放大器用來根據(jù)所述反饋電壓以及所述參考電壓而產(chǎn)生誤差電壓(VER)并且將所述誤差電壓傳送到所述驅(qū)動晶體管的控制端；振蕩防止電容器(6)，該振蕩防止電容器連接在所述驅(qū)動晶體管的控制端與所述輸出端之間；以及電容器(7)，該電容器連接在所述第一電源端與所述差動放大器的第一輸入之間。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中確定所述電容器的電容以使施加到所述第一電源端上的噪聲通過，所述噪聲具有比下述預(yù)定值要高的頻率，所述預(yù)定值是由所述驅(qū)動晶體管的負反饋控制、所述振蕩防止電容器、所述分壓器、以及所述差動放大器來定義的。
3.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中所述電容器(41)的電容是可變的，所述電壓調(diào)整器進一步包括控制電路(42)，該控制電路與所述電容器相連并且根據(jù)與所述輸出端相連的外部負載(12)的電阻來改變所述電容器的電容。
4.如權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)整器，其中所述控制電路包括晶體管(421)，該晶體管與所述第一電源端和所述驅(qū)動晶體管的控制端相連，所述晶體管用來根據(jù)所述第一電源端與所述驅(qū)動晶體管的控制端之間的電壓差值而產(chǎn)生電流；以及電阻(422)，該電阻連接在所述晶體管與所述第二電源電壓之間，并且用來產(chǎn)生電壓(V1)，該電壓根據(jù)流過所述晶體管的電流來控制所述電容器的電容。
5.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中所述驅(qū)動晶體管包括處于下述狀態(tài)的P溝道MOS晶體管，所述狀態(tài)即就是所述第一電源端上的電壓高于所述第二電源端上的電壓。
6.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中所述驅(qū)動晶體管包括處于下述狀態(tài)的N溝道MOS晶體管，所述狀態(tài)即就是所述第一電源端上的電壓低于所述第二電源端上的電壓。
7.一種電壓調(diào)整器，包括第一和第二電源端(T1，T2)；輸出端(OUT)；參考電壓產(chǎn)生電路(1)，該參考電壓產(chǎn)生用來電路產(chǎn)生參考電壓(VREF)；驅(qū)動晶體管(5)，該驅(qū)動晶體管連接在所述第一電源端與所述輸出端之間，所述驅(qū)動晶體管具有控制端；分壓器(3，4)，該分壓器連接在所述輸出端與所述第二電源端之間，所述分壓器用來產(chǎn)生所述輸出端電壓與所述第一電源端電壓之間的反饋電壓(VFB)；差動放大器(2)，該差動放大器具有與所述分壓器相連的第一輸入、與所述參考電壓產(chǎn)生電路相連的第二輸入、以及與所述驅(qū)動晶體管的控制端相連的輸出，所述差動放大器根據(jù)所述反饋電壓以及所述參考電壓而產(chǎn)生誤差電壓(VER)并且將所述誤差電壓傳送到所述驅(qū)動晶體管的控制端；振蕩防止電容器(6)，該振蕩防止電容器連接在所述驅(qū)動晶體管的控制端與所述輸出端之間；多個電容器(21-1，21-2，...，31-1，31-2，...)，這多個電容器與開關(guān)(22-1，22-2，...；32-1，32-2，...)有關(guān)，這多個電容器連接在所述第一電源端與所述差動放大器的第一輸入之間；以及控制電路(23，33)，該控制電路與所述多個電容器相連，并且用來根據(jù)與所述輸出端相連的外部負載(12)的電阻來選擇所述多個電容器。
8.如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)整器，其中所述控制電路包括晶體管(221)，該晶體管與所述第一電源端以及所述驅(qū)動晶體管的控制端相連，所述晶體管用來根據(jù)所述第一電源端與所述驅(qū)動晶體管的控制端之間的電壓差值而產(chǎn)生電流；電阻(222)，該電阻連接在所述晶體管與所述第二電源電壓之間并且用來根據(jù)流過所述晶體管的電流而產(chǎn)生了電壓(V1)；以及邏輯電路(233，234，235)，該邏輯電路與所述電阻相連，并且用來選擇所述多個電容器之一。
9.如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)整器，其中所述控制電路包括晶體管(321)，該晶體管與所述第一電源端以及所述驅(qū)動晶體管的控制端相連，所述晶體管根據(jù)所述第一電源端與所述驅(qū)動晶體管的控制端之間的電壓差值而產(chǎn)生電流；電阻(322)，該電阻連接在所述晶體管與所述第二電源電壓之間，并且用來根據(jù)流過所述晶體管的電流而產(chǎn)生電壓(V1)；以及模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(333)，該轉(zhuǎn)換器與所述電阻相連，并且用來選擇所述多個電容器中的至少一個。
10.如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)整器，其中所述驅(qū)動晶體管包括處于下述狀態(tài)的P溝道MOS晶體管，所述狀態(tài)即就是所述第一電源端上的電壓高于所述第二電源端上的電壓。
11.如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)整器，其中所述驅(qū)動晶體管包括處于下述狀態(tài)的N溝道MOS晶體管，所述狀態(tài)即就是所述第一電源端上的電壓低于所述第二電源端上的電壓。
全文摘要
在電壓調(diào)整器中，參考電壓產(chǎn)生電路(1)產(chǎn)生了參考電壓(V
文檔編號G05F1/56GK1696860SQ20051006872
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)明者足達正浩 申請人:恩益禧電子股份有限公司