專(zhuān)利名稱(chēng)：具有質(zhì)量因數(shù)控制的芯片上低電壓無(wú)電容器低壓差調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所揭示的實(shí)施例是針對(duì)于低壓差(LDO)芯片上電壓調(diào)節(jié)器的無(wú)電容器實(shí)施方案。更明確地說(shuō)，示范性實(shí)施例是針對(duì)于經(jīng)配置以控制質(zhì)量因數(shù)(Q)從而改善系統(tǒng)穩(wěn)定性的 LDO電壓調(diào)節(jié)器的無(wú)電容器實(shí)施方案。
背景技術(shù)：
電力管理在當(dāng)前電子工業(yè)中扮演重要角色。電池供電及手持式裝置要求電力管理技術(shù)延長(zhǎng)電池壽命且改善所述裝置的性能及操作。電力管理的一個(gè)方面包括控制操作電壓。常規(guī)的電子系統(tǒng)(明確地說(shuō)，芯片上系統(tǒng)(SOC))通常包括各種子系統(tǒng)?？稍诟鶕?jù)各種子系統(tǒng)的特定需要而制定的不同操作電壓下操作所述各種子系統(tǒng)。使用電壓調(diào)節(jié)器將規(guī)定電壓輸送到各種子系統(tǒng)。還可使用電壓調(diào)節(jié)器保持所述子系統(tǒng)彼此隔離開(kāi)。通常使用低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器來(lái)產(chǎn)生并供應(yīng)低電壓，且實(shí)現(xiàn)低噪聲電路。常規(guī)的LDO電壓調(diào)節(jié)器需要經(jīng)常在若干微法拉的范圍中的大型外部電容器。這些外部電容器占據(jù)頗有價(jià)值的板空間，增加集成電路(IC)引腳計(jì)數(shù)，且阻止高效SOC解決方案。參看圖1，說(shuō)明具有電容器Q的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100。如上文所描述，電容器Q有問(wèn)題。如所說(shuō)明，LDO電壓調(diào)節(jié)器100接受未經(jīng)調(diào)節(jié)的輸入電壓Vin及輸入?yún)⒖茧妷篤ref,且產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vwt。差分放大器102的一個(gè)輸入監(jiān)視如電阻器R1與R2的電阻比所確定的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vwt的分?jǐn)?shù)。差分放大器102的另一個(gè)輸入為穩(wěn)定的參考電壓VMf。差分放大器102的輸出驅(qū)動(dòng)大型傳送晶體管(晶體管104)。如果在晶體管104的輸出處導(dǎo)出的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vwt相對(duì)于參考電壓Vref升高得太高，則差分放大器102改變對(duì)晶體管104的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度以便將經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓Vwt維持于恒定電壓值。圖I的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100為“雙極點(diǎn)”系統(tǒng)。如在與電路相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)中眾所周知，“極點(diǎn)”是對(duì)電路的穩(wěn)定性的指示。具體來(lái)說(shuō)，關(guān)于電阻器-電容器電路，在通過(guò)所述電路的交流電的頻率范圍內(nèi)測(cè)定的回路增益將在所述電路的極點(diǎn)處顯著增加。為了維持電路在這些極點(diǎn)處的穩(wěn)定性，用充當(dāng)對(duì)回路增益的阻尼因子的其它電路元件來(lái)補(bǔ)償極點(diǎn)。如果存在多個(gè)極點(diǎn)(例如，歸因于多個(gè)電阻器-電容器組合)，則可集中于補(bǔ)償主要極點(diǎn)。在這些系統(tǒng)中，需要非主要極點(diǎn)靠近主要極點(diǎn)，使得可有效地使用補(bǔ)償電路來(lái)使主要極點(diǎn)與非主要極點(diǎn)穩(wěn)定。回到圖1，非主要極點(diǎn)形成于晶體管104的柵極處。電容器Q促成主要極點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定性，如圖所示引入電阻器Resk。然而，以足夠精度來(lái)控制Resk以便確保LDO電壓調(diào)節(jié)器100在兩個(gè)極點(diǎn)上的穩(wěn)定性非常困難。因此，作為替代方案，增加電容器(^的大小，有時(shí)增加到大約若干微法拉，其導(dǎo)致眾多上述問(wèn)題。因此，在此項(xiàng)技術(shù)中出現(xiàn)對(duì)不需要大型電容器Q來(lái)確立LDO電壓調(diào)節(jié)器100的穩(wěn)定性的解決方案的需要。換句話(huà)說(shuō)，需要LDO電壓調(diào)節(jié)器的無(wú)電容器解決方案。從LDO電壓調(diào)節(jié)器中消除電容器的先前努力遭受?chē)?yán)重缺點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，在K· N·梁(K. N. Leung)及Ρ·Κ·Τ·莫(P. K. T. Mok)的“具有阻尼因子控制頻率補(bǔ)償?shù)臒o(wú)電容器 CMOS 低壓差調(diào)節(jié)器(A capacitor-free CMOS low-dropout regulatorwith damp ing-factor-contro I frequency compensation)，，(IEEE 固態(tài)電路雜志(IEEEJ. Solid-State Circuits)，第 38 卷，第 10 期，第 1691 到 1702 頁(yè)，2003 年 10 月)(在下文中稱(chēng)為“梁”)中使用阻尼因子控制(DFC)塊。然而，梁的DFC塊本質(zhì)上為包括電容器以提升在誤差放大器的輸出處的電容性負(fù)載的放大器。此電容器產(chǎn)生主要極點(diǎn)。結(jié)果，梁的技術(shù)需要最小為ImA的電流負(fù)載以便確保LDO電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性。支持這些大電流負(fù)載(大約為若干mA)是不可行的。因此，梁的LDO電壓調(diào)節(jié)器不適合于高效SOC實(shí)施方案。
在另一實(shí)例中，在S · K ·勞(S. K. Lau)、P · K · T ·莫(P. K. T. Mok)、K · N ·梁(K. N. Leung)的“具有質(zhì)量因數(shù)減小的用于SoC的低壓差調(diào)節(jié)器(A low-dropoutregulator for SoC withQ-reduction) ” (IEEE 固態(tài)電路雜志(IEEE Journal ofSolid-State Circuits)，第42卷，第3期，2007年3月)(在下文中稱(chēng)為“勞”)中提出質(zhì)量因數(shù)(Q)減小技術(shù)。勞的技術(shù)包括電容器及二極管以控制LDO電壓調(diào)節(jié)器的峰值增益。然而，勞的技術(shù)也遭受需要極大的最小電流負(fù)載(大約為100 μ A)以便維持LDO電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性的缺點(diǎn)。在R · J ·米利肯(R. J. Milliken)、J ·席爾瓦 _ 馬丁內(nèi)斯(J. Silva-Martinez)、E ·桑切斯-西內(nèi)恩西奧(E. Sanchez-Sinencio)的“全芯片上CMOS低壓差電壓調(diào)節(jié)器(Full on-chip CMOS low-dropout voltage regulator) ” (IEEE 電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào) I :基礎(chǔ)理論與應(yīng)用(IEEETransactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory andApplications)，第54卷，第9期，2007年9月，第1879到1890頁(yè))(在下文中稱(chēng)為“米利肯”)中描述LDO電壓調(diào)節(jié)器的又一實(shí)例。米利肯使用微分器回路來(lái)感測(cè)LDO電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓的變化，且提供用于負(fù)載瞬變量的快速負(fù)反饋路徑。微分器回路還充當(dāng)“米勒電容器”以通過(guò)分開(kāi)電路的極點(diǎn)而使LDO電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)定。米利肯使用“共源共柵”電流鏡來(lái)保證在傳送晶體管的柵極處的適當(dāng)電流分布。然而，在低電源供應(yīng)電壓及縮小的裝置大小下難以維持適當(dāng)電流分布，低電源供應(yīng)電壓及縮小的裝置大小在此項(xiàng)技術(shù)中為普遍趨勢(shì)。缺乏適當(dāng)電流分布可導(dǎo)致大的電流偏移。此外，用以控制LDO電壓調(diào)節(jié)器的峰值增益的米利肯的技術(shù)需要大量反復(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)收斂。又一 LDO實(shí)施方案見(jiàn)于德克薩斯儀器公司的產(chǎn)品“TPS73601”中。TPS73601為L(zhǎng)DO電壓調(diào)節(jié)器的獨(dú)立實(shí)施方案，其包括電荷泵及“伺服”塊以加速在傳送晶體管的柵極處的電壓變化。伺服塊使用比較器來(lái)測(cè)量輸出電壓。在輸出電壓低于規(guī)定電壓時(shí)，即，如果存在“下沖”，則將增加拉電流。另一方面，如果發(fā)生過(guò)沖，則將增加灌電流。TPS73601的實(shí)施方案需要額外電路，額外電路消耗大的靜態(tài)電流，且因此所述實(shí)施方案不具電力效益。因此，在此項(xiàng)技術(shù)中存在對(duì)用于LDO電壓調(diào)節(jié)器的高效無(wú)電容器解決方案的需要，所述解決方案未負(fù)擔(dān)有上述技術(shù)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性實(shí)施例是針對(duì)于用于LDO電壓調(diào)節(jié)器的無(wú)電容器實(shí)施方案的系統(tǒng)及方法。舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)示范性實(shí)施例是針對(duì)于一種無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器，所述無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器包含誤差放大器，所述誤差放大器經(jīng)配置以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差；及耦合到所述誤差放大器的輸出的米勒放大器，其中所述米勒放大器經(jīng)配置以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。耦合到所述誤差放大器的輸出的電容器產(chǎn)生正反饋回路以用于降低質(zhì)量因數(shù)(Q)，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性得以改善。
另一示范性實(shí)施例是針對(duì)于一種用于形成無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器的方法，所述方法包含配置誤差放大器以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差；將米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出；及配置所述米勒放大器以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。又一示范性實(shí)施例是針對(duì)于一種用于形成無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器的方法，所述方法包含用于配置誤差放大器以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差的步驟；用于將米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出的步驟；及用于配置所述米勒放大器以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容的步驟。再一示范性實(shí)施例是針對(duì)于一種包含無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，其中所述LDO電壓調(diào)節(jié)器包含放大器裝置，所述放大器裝置用以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差；及耦合到所述放大器裝置的輸出的米勒放大器，其中所述米勒放大器經(jīng)配置以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。


呈現(xiàn)附圖以幫助描述本發(fā)明的實(shí)施例，并且僅為了說(shuō)明實(shí)施例而非限制實(shí)施例而提供所述附圖。圖I說(shuō)明常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器。圖2為示范性無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的示意表示。圖3說(shuō)明示范性無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電路圖。圖4說(shuō)明實(shí)施正反饋以控制質(zhì)量因數(shù)Q的示范性無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電路圖。圖5說(shuō)明根據(jù)示范性實(shí)施例的形成無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的方法的流程圖表
/Jn ο圖6說(shuō)明其中可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式在針對(duì)于本發(fā)明的特定實(shí)施例的以下描述及相關(guān)圖式中揭示本發(fā)明的方面。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替代實(shí)施例。另外，將不詳細(xì)描述或?qū)⑹÷员景l(fā)明的眾所周知元件，以免混淆本發(fā)明的相關(guān)細(xì)節(jié)。
詞“示范性”在本文中用以意指“充當(dāng)實(shí)例、例子或說(shuō)明”。不必將本文中描述為“示范性”的任何實(shí)施例解釋為比其它實(shí)施例優(yōu)選或有利。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“本發(fā)明的實(shí)施例”并不要求本發(fā)明的所有實(shí)施例包括所論述的特征、優(yōu)勢(shì)或操作模式。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)僅為實(shí)現(xiàn)描述特定實(shí)施例的目的且并不希望限制本發(fā)明的實(shí)施例。如本文中所使用，單數(shù)形式“一”及“所述”既定還包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指示。將進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包含”及/或“包括”當(dāng)在本文中使用時(shí)規(guī)定所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件及/或組件的存在，但不排除一個(gè)或一個(gè)以上其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件及/或其群組的存在或添加。另外，依據(jù)將由(例如)計(jì)算裝置的元件執(zhí)行的動(dòng)作序列來(lái)描述許多實(shí)施例。將認(rèn)識(shí)到，可通過(guò)特定電路(例如，專(zhuān)用集成電路(ASIC))、通過(guò)一個(gè)或一個(gè)以上處理器所執(zhí)行的程序指令或通過(guò)兩者的組合來(lái)執(zhí)行本文中所描述的各種動(dòng)作。另外，可認(rèn)為本文中所描述的這些動(dòng)作序列完全體現(xiàn)于任何形式的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體內(nèi)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體中存儲(chǔ)有在執(zhí)行時(shí)將致使相關(guān)聯(lián)的處理器執(zhí)行本文中所描述的功能性的對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī) 指令集。因此，本發(fā)明的各種方面可以許多不同形式體現(xiàn)，所有所述形式已被預(yù)期在所主張的標(biāo)的物的范圍內(nèi)。另外，對(duì)于本文中所描述的實(shí)施例中的每一者來(lái)說(shuō)，任何這些實(shí)施例的對(duì)應(yīng)形式可在本文中被描述為(例如)“經(jīng)配置以”執(zhí)行所描述的動(dòng)作的“邏輯”。示范性實(shí)施例通過(guò)收獲電路的米勒電容而在用于LDO電壓調(diào)節(jié)器的電路中避免大型外部電容器。一般來(lái)說(shuō)，米勒電容由米勒效應(yīng)(由放大器的輸入端子與輸出端子之間的電容的放大而引起的放大器的等效輸入電容的增加)引起。參看LDO電壓調(diào)節(jié)器具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)一個(gè)或一個(gè)以上放大級(jí)來(lái)提升在實(shí)施LDO電壓調(diào)節(jié)器的電路的輸入端子與輸出端子之間實(shí)現(xiàn)的米勒電容，以便提供電路的穩(wěn)定實(shí)施而不需要大型外部電容器?，F(xiàn)參看圖2，說(shuō)明LDO電壓調(diào)節(jié)器200的示意表示。與圖I的常規(guī)LDO電壓調(diào)節(jié)器100相比，LDO電壓調(diào)節(jié)器200不需要大型電容器CL來(lái)實(shí)現(xiàn)電路穩(wěn)定性。而是，電路拓?fù)湓趥魉途w管204的柵極端子處合并使用米勒放大器206的米勒電容器208的放大值與誤差放大器202的輸出。參看圖3，說(shuō)明LDO電壓調(diào)節(jié)器200的示范性電路實(shí)施方案。如圖3中所說(shuō)明，偏置電路302、電流跟隨器308、電流源(CS)放大器306及電流鏡304以組合方式形成經(jīng)配置以放大米勒電容器208的米勒放大器206。電流跟隨器308本質(zhì)上跟隨流過(guò)米勒電容器208的電流。CS放大器306為放大在電流跟隨器308的輸出處的電壓輸出的電壓放大器。包括晶體管Mll的電流鏡304接著發(fā)揮作用以將經(jīng)放大的電壓轉(zhuǎn)換成電流的放大。偏置電路302操作以將LDO電壓調(diào)節(jié)器200的電路偏置于從外部電流供應(yīng)器導(dǎo)出的電流值Ibias，如圖3中所展示。因此，電流跟隨器308、CS放大器306及電流鏡304的組合有效地放大流過(guò)米勒電容器208的電流，使得流過(guò)晶體管Mll的電流相比流過(guò)米勒電容器208的電流來(lái)說(shuō)得以放大若干數(shù)量級(jí)。將認(rèn)識(shí)到，在LDO電壓調(diào)節(jié)器200的電路中可將輸出電容器Q維持于低值，且不需要將輸出電容器Q增加到高值以便確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。繼續(xù)參看圖3，晶體管Ml、M2、M3及M4經(jīng)配置為差分放大器。結(jié)合配置為電流源的晶體管M7及M8，包含晶體管Ml、M2、M3、M4及M7到M8的晶體管電路形成兩級(jí)誤差放大器202。傳送晶體管204形成誤差放大器202的第三級(jí)。圖3的電路確保在傳送晶體管204的輸出處的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓
進(jìn)一步參看圖3，包含晶體管M2及MlO的上拉路徑使輸出電壓Vwt能夠上拉到供應(yīng)電壓VSS。包含米勒放大器206及晶體管Mll的下拉路徑使輸出電壓Vwt能夠下拉到接地電壓。如先前所描述，電系統(tǒng)的增益在系統(tǒng)的極點(diǎn)處理論上朝無(wú)窮大的值增加，從而使系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，可設(shè)計(jì)電系統(tǒng)以引入阻尼元件來(lái)補(bǔ)償極點(diǎn)處的不受控制的增益。同樣地，可設(shè)計(jì)電系統(tǒng)以使得不允許峰值增益值超過(guò)規(guī)定值。在LDO電壓調(diào)節(jié)器200的情況下，對(duì)一頻率譜內(nèi)的“轉(zhuǎn)移函數(shù)”或輸入/輸出特性的分析表明，可通過(guò)控制電路的質(zhì)量因數(shù)(Q)來(lái)控制峰值增益。具體來(lái)說(shuō)，較小的Q值導(dǎo)致較小的峰值增益值。通過(guò)研究一頻率范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)移函數(shù)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量因數(shù)Q與米勒放大器206的有效電流增益(在下文中稱(chēng)為“gma”)具有反比關(guān)系；且與包含電阻RL及電容器Q的輸出負(fù)載處的有效電流增益(在下文中稱(chēng)為“gmp”)具有正比關(guān)系。因此，因?yàn)檩^小的Q導(dǎo)致較低的峰值增益值，所以最大化gma是有益的，其具有減低Q的作用。因?yàn)間ma取決于頻率，所以需要在寬的頻率帶寬內(nèi)最大化gma。示范性實(shí)施例實(shí)施正反饋技術(shù)以增加gma可得以最大化的帶寬?，F(xiàn)參看圖4,說(shuō)明LDO電壓調(diào)節(jié)器300的示范性電路實(shí)施方案。如圖所示，LDO電壓調(diào)節(jié)器300的電路保留LDO電壓調(diào)節(jié)器200的若干電路元件，同時(shí)引入如下少許修改。首先，LDO電壓調(diào)節(jié)器300包括CS放大器406，CS放大器406包含電容器410，如圖所示。引入電容器410以便產(chǎn)生正反饋路徑。電容器410增加LDO電壓調(diào)節(jié)器300的gma得以最大化且因此Q得以降低的帶寬。因此，通過(guò)控制Q而在寬的頻率范圍內(nèi)將LDO電壓調(diào)節(jié)器300的峰值增益維持于穩(wěn)定的低值。繼續(xù)參看圖4，作為第二修改，將電容器412包括于LDO電壓調(diào)節(jié)器300中。如所說(shuō)明，在輸出電壓Vrat的上拉路徑中引入電容器412。如先前所論述，上拉路徑包括晶體管M2及M10?？捎^(guān)察到，在不引入電容器412的情況下，上拉路徑比包含米勒放大器206及晶體管Ml I的下拉路徑快得多。因此，添加電容器412以便使上拉路徑減速，且進(jìn)而平衡上拉路徑與下拉路徑。以此方式來(lái)平衡上拉路徑與下拉路徑可避免原本可能發(fā)生于具有不平衡的上拉路徑與下拉路徑的電路中的大的瞬時(shí)尖峰。因此，示范性實(shí)施例通過(guò)在傳送晶體管204的柵極端子處合并誤差放大器202與米勒放大器206而實(shí)施高效無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，例如，LDO電壓調(diào)節(jié)器200。誤差放大器202可提供用于輸出電壓Vrat的上拉路徑，且米勒放大器206可提供下拉路徑。對(duì)LDO電壓調(diào)節(jié)器200的修改可包含用于平衡如關(guān)于LDO電壓調(diào)節(jié)器300所描述的上拉路徑與下拉路徑的結(jié)構(gòu)。將看出，在如本文中所描述的示范性實(shí)施例中不需要額外的電流分布技術(shù)。另外，示范性實(shí)施例還實(shí)施正反饋技術(shù)，通過(guò)此技術(shù)在米勒放大器206中控制質(zhì)量因數(shù)Q，以便跨越寬的頻率范圍最小化峰值增益。因此，示范性實(shí)施例提供一種用以用在低電源供應(yīng)電壓條件(例如，1.31V)下穩(wěn)固的無(wú)電容器LDO架構(gòu)來(lái)替換具有龐大的外部電容器的LDO電壓調(diào)節(jié)器的解決方案。示范性實(shí)施例還包括補(bǔ)償方案，所述補(bǔ)償方案針對(duì)寬的負(fù)載電流范圍(例如，O μ A到50mA)提供快速瞬時(shí)響應(yīng)及全范圍交流(AC)穩(wěn)定性。在針對(duì)45nm技術(shù)而設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例中，50mA數(shù)字控制式電壓輸出可在O. 63V到I. IlV的范圍內(nèi)且可僅消耗約為65 μ A的靜態(tài)電流且具有大約為200mV的壓差電壓。
LDO電壓調(diào)節(jié)器(例如，LDO電壓調(diào)節(jié)器200及300)可包括于多種裝置(例如，遠(yuǎn)程單元及/或便攜式計(jì)算機(jī))中。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單元可為移動(dòng)電話(huà)、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元、具有GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、例如儀表讀取設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元，或者存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的任何其它裝置，或其任何組合。本發(fā)明的實(shí)施例可適宜地用于包括包含LDO電壓調(diào)節(jié)器的有源集成電路的任何裝置中。另外，將了解，實(shí)施例包括用于執(zhí)行本文中所揭示的過(guò)程、功能及/或算法的各種方法。舉例來(lái)說(shuō)，如圖5中所說(shuō)明，一個(gè)實(shí)施例可包括一種配置無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器的方法，所述方法包含配置誤差放大器以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差(框502);將米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出(框504);及配置所述米勒放 大器以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容(框506)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可使用多種不同技術(shù)及技藝中的任一者來(lái)表示信息及信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)電壓、電流、電磁波、磁場(chǎng)或磁性粒子、光場(chǎng)或光學(xué)粒子或其任何組合來(lái)表示可在以上描述全篇中引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號(hào)、位、符號(hào)及碼片。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，結(jié)合本文中所揭示的實(shí)施例所描述的各種說(shuō)明性邏輯塊、模塊、電路及算法步驟可實(shí)施為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或兩者的組合。為了清楚地說(shuō)明硬件與軟件的此可互換性，上文已大體上在其功能性方面描述了各種說(shuō)明性組件、塊、模塊、電路及步驟。將此功能性實(shí)施為硬件還是軟件取決于特定應(yīng)用及強(qiáng)加于整個(gè)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)約束。熟練的技術(shù)人員可針對(duì)每一特定應(yīng)用以不同方式實(shí)施所描述的功能性，但這些實(shí)施方案決策不應(yīng)被解釋為導(dǎo)致脫離本發(fā)明的范圍。結(jié)合本文中所揭示的實(shí)施例所描述的方法、序列及/或算法可直接體現(xiàn)于硬件中、由處理器執(zhí)行的軟件模塊中，或兩者的組合中。軟件模塊可駐留于RAM存儲(chǔ)器、快閃存儲(chǔ)器、ROM存儲(chǔ)器、EPROM存儲(chǔ)器、EEPROM存儲(chǔ)器、寄存器、硬盤(pán)、可裝卸式磁盤(pán)、CD-ROM或此項(xiàng)技術(shù)中已知的任何其它形式的存儲(chǔ)媒體中。示范性存儲(chǔ)媒體耦合到處理器，使得處理器可從存儲(chǔ)媒體讀取信息且將信息寫(xiě)入到存儲(chǔ)媒體。在替代方案中，存儲(chǔ)媒體可與處理器成一體式。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可包括計(jì)算機(jī)可讀媒體，所述計(jì)算機(jī)可讀媒體體現(xiàn)用于無(wú)電容器低壓差(LDO)電壓調(diào)節(jié)器的高效實(shí)施方案的方法。因此，本發(fā)明不限于所說(shuō)明的實(shí)例，且在本發(fā)明的實(shí)施例中包括用于執(zhí)行本文中所描述的功能性的任何裝置。圖6說(shuō)明其中可有利地使用本發(fā)明的實(shí)施例的示范性無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)600。出于說(shuō)明的目的，圖6展示三個(gè)遠(yuǎn)程單元620、630及650以及兩個(gè)基站640。在圖6中，將遠(yuǎn)程單元620展示為移動(dòng)電話(huà)，將遠(yuǎn)程單元630展示為便攜式計(jì)算機(jī)，且將遠(yuǎn)程單元650展示為無(wú)線(xiàn)本地回路系統(tǒng)中的固定位置遠(yuǎn)程單元。舉例來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)程單元可為移動(dòng)電話(huà)、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理等便攜式數(shù)據(jù)單元、具有GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、例如儀表讀取設(shè)備等固定位置數(shù)據(jù)單元，或者存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的任何其它裝置，或其任何組合。雖然圖6說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的教示的遠(yuǎn)程單元，但本發(fā)明不限于這些示范性所說(shuō)明單元。本發(fā)明的實(shí)施例可適宜地用于包括有源集成電路的任何裝置中，所述有源集成電路包括存儲(chǔ)器及芯片上電路以用于測(cè)試及特性化。
通常對(duì)前文所揭示的裝置及方法進(jìn)行設(shè)計(jì)且將其配置成存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)可讀媒體上的⑶SII及GERBER計(jì)算機(jī)文件。又將這些文件提供給制造處置者，制造處置者基于這些文件來(lái)制造裝置。所得產(chǎn)品為半導(dǎo)體晶片，接著將半導(dǎo)體晶片切割成半導(dǎo)體裸片且封裝到半導(dǎo)體芯片中。接著在上文所描述的裝置中使用所述芯片。雖然前述揭示內(nèi)容展示本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例，但應(yīng)注意，在不脫離如所附權(quán)利 要求書(shū)所界定的本發(fā)明的范圍的情況下可在本文中進(jìn)行各種改變及修改。無(wú)需按任何特定次序來(lái)執(zhí)行根據(jù)本文中所描述的本發(fā)明的實(shí)施例的方法權(quán)利要求項(xiàng)的功能、步驟及/或動(dòng)作。此外，雖然可以單數(shù)形式來(lái)描述或主張本發(fā)明的元件，但涵蓋復(fù)數(shù)形式，除非明確地陳述限于單數(shù)形式。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)電容器低壓差LDO電壓調(diào)節(jié)器，其包含 誤差放大器，其經(jīng)配置以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差；及耦合到所述誤差放大器的輸出的米勒放大器，其中所述米勒放大器經(jīng)配置以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包含傳送晶體管，其中所述誤差放大器的所述輸出耦合到所述傳送晶體管的柵極節(jié)點(diǎn)，且在所述傳送晶體管的輸出節(jié)點(diǎn)處導(dǎo)出所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述誤差放大器經(jīng)配置以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的上拉路徑，且所述米勒電容經(jīng)配置以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的下拉路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包含第一電容器，所述第一電容器耦合到所述誤差放大器的所述輸出，使得所述第一電容器產(chǎn)生正反饋回路以用于降低質(zhì)量因數(shù)，其中所述質(zhì)量因數(shù)與所述無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電壓增益成正比。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包含在所述米勒放大器內(nèi)形成的第二電容器，其中所述第二電容器經(jīng)配置以針對(duì)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓平衡上拉路徑與下拉路徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述米勒放大器包含電流跟隨器、電流源放大器及電流鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其中所述誤差放大器包含一對(duì)交叉耦合式反相器。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其進(jìn)一步包含耦合到所述傳送晶體管的所述輸出節(jié)點(diǎn)的輸出負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其集成于至少一個(gè)半導(dǎo)體裸片中。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器，其集成于選自由機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計(jì)算機(jī)組成的群組的裝置中。
11.一種用于形成無(wú)電容器低壓差LDO電壓調(diào)節(jié)器的方法，其包含 配置誤差放大器以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差； 將米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出；及 配置所述米勒放大器以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包含將所述誤差放大器的所述輸出耦合到傳送晶體管的柵極節(jié)點(diǎn)；及在所述傳送晶體管的輸出節(jié)點(diǎn)處導(dǎo)出所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其包含配置所述誤差放大器以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的上拉路徑；及配置所述米勒電容以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的下拉路徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包含將第一電容器耦合到所述誤差放大器的所述輸出，使得所述第一電容器產(chǎn)生正反饋回路以用于降低質(zhì)量因數(shù)，其中所述質(zhì)量因數(shù)與所述無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電壓增益成正比。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述米勒放大器內(nèi)配置第二電容器，使得針對(duì)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓平衡上拉路徑與下拉路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其包含由電流跟隨器、電流源放大器及電流鏡形成所述米勒放大器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包含在所述傳送晶體管的所述輸出節(jié)點(diǎn)處形成輸出負(fù)載。
18.一種用于形成無(wú)電容器低壓差LDO電壓調(diào)節(jié)器的方法，其包含 用于配置誤差放大器以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差的步驟； 用于將米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出的步驟；及 用于配置所述米勒放大器以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包含用于將所述誤差放大器的所述輸出耦合到傳送晶體管的柵極節(jié)點(diǎn)的步驟；及用于在所述傳送晶體管的輸出節(jié)點(diǎn)處導(dǎo)出所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其包含用于配置所述誤差放大器以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的上拉路徑的步驟；及用于配置所述米勒電容以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的下拉路徑的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包含用于將第一電容器耦合到所述誤差放大器的所述輸出以使得所述第一電容器產(chǎn)生正反饋回路以用于降低質(zhì)量因數(shù)的步驟，其中所述質(zhì)量因數(shù)與所述無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電壓增益成正比。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其進(jìn)一步包含用于在所述米勒放大器內(nèi)配置第二電容器以使得針對(duì)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓平衡上拉路徑與下拉路徑的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其包含用于由電流跟隨器、電流源放大器及電流鏡形成所述米勒放大器的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步包含用于在所述傳送晶體管的所述輸出節(jié)點(diǎn)處形成輸出負(fù)載的步驟。
25.—種系統(tǒng),其包含 無(wú)電容器低壓差LDO電壓調(diào)節(jié)器，其包含 放大器裝置，其用以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差；及 耦合到所述放大器裝置的輸出的米勒放大器，其中所述米勒放大器經(jīng)配置以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于將所述放大器裝置的所述輸出耦合到切換裝置的輸入節(jié)點(diǎn)的裝置；及用于在所述切換裝置的輸出節(jié)點(diǎn)處導(dǎo)出所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其包含用于配置所述放大器裝置以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的上拉路徑的裝置；及用于配置所述米勒電容以提供用于所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓的下拉路徑的裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于降低質(zhì)量因數(shù)的裝置，其中所述質(zhì)量因數(shù)與所述無(wú)電容器LDO電壓調(diào)節(jié)器的電壓增益成正比。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于針對(duì)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓平衡上拉路徑與下拉路徑的裝置。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包含用于在所述切換裝置的所述輸出節(jié)點(diǎn)處形成輸出負(fù)載的裝置。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其集成于至少一個(gè)半導(dǎo)體裸片中。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的系統(tǒng)，其集成于選自由機(jī)頂盒、音樂(lè)播放器、視頻播放器、娛樂(lè)單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、個(gè)人數(shù)字助理PDA、固定位置數(shù)據(jù)單元及計(jì)算機(jī)組成的群組的裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供用于無(wú)電容器低壓差LDO電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)及方法。誤差放大器經(jīng)配置以放大參考電壓與經(jīng)調(diào)節(jié)的LDO電壓之間的差。在所述LDO電壓調(diào)節(jié)器中不包括外部電容器的情況下，米勒放大器耦合到所述誤差放大器的輸出，其中所述米勒放大器經(jīng)配置以放大在所述米勒放大器的輸入節(jié)點(diǎn)處形成的米勒電容。耦合到所述誤差放大器的所述輸出的電容器產(chǎn)生正反饋回路以用于降低質(zhì)量因數(shù)Q，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性得以改善。
文檔編號(hào)G05F1/575GK102906660SQ201180025183
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者章仁茂, 劉·G·蔡-奧安 申請(qǐng)人:高通股份有限公司