本發(fā)明涉及一種具有電平轉(zhuǎn)換功能的高電源抑制比低壓差線性穩(wěn)壓器，屬于線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

1、低壓差線性穩(wěn)壓器(low?dropout?regulator，ldo)通常作為芯片的電源供應(yīng)端，具有面積小、外圍器件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒(méi)有紋波、噪聲低等優(yōu)勢(shì)。

2、電平轉(zhuǎn)換器通常作為獨(dú)立的芯片用于橋接兩個(gè)不同的電壓節(jié)點(diǎn)，以成功連接電子系統(tǒng)中的邏輯門(mén)電平。它可以用在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渲校糜谶B接運(yùn)行在不同接口電壓下的設(shè)備或系統(tǒng)。主要用開(kāi)漏模式與i/o口進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，例如i2c總線接口設(shè)備，數(shù)據(jù)是雙向傳輸且不需要控制信號(hào)。

3、獨(dú)立的電平轉(zhuǎn)換器芯片需要提供兩個(gè)電源電壓，增加了板級(jí)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。而低壓差線性穩(wěn)壓器恰好需要一個(gè)電源作為輸入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后輸出一個(gè)電壓給其他模塊供電。因此可以利用ldo為電平轉(zhuǎn)換器提供電源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源供應(yīng)和電平轉(zhuǎn)換功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有電平轉(zhuǎn)換功能的高電源抑制比的低壓差線性穩(wěn)壓器，能夠提供0.8～5.5v的寬輸入電壓范圍和承受1ma～500ma的負(fù)載電流，通過(guò)改變反饋電阻值，實(shí)現(xiàn)0.8～3.6v的電壓輸出范圍。并可以通過(guò)內(nèi)部集成的電平轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)輸入in和輸出out兩個(gè)電壓域下信號(hào)之間的電平轉(zhuǎn)換。

2、本發(fā)明提供一種具有電平轉(zhuǎn)換功能的高電源抑制比低壓差線性穩(wěn)壓器，包括誤差放大器ea、超級(jí)源隨器、頻率補(bǔ)償模塊、功率管、反饋回路、輸出負(fù)載和電平轉(zhuǎn)換模塊。所述誤差放大器ea輸出端與超級(jí)源隨器和頻率補(bǔ)償模塊相連，所述頻率補(bǔ)償模塊用于環(huán)路自適應(yīng)頻率補(bǔ)償，所述功率管柵極與超級(jí)源隨器輸出端相連，漏極與輸入電壓in相連，所述反饋回路與輸出負(fù)載并聯(lián)后與功率管源極相連，所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括電源vcca、電源vccb、輸入端口a1、a2，輸出端口b1、b2，其中電源vcca與輸入電壓in相連，電源vccb與輸出out相連。

3、進(jìn)一步地，所述誤差放大器ea包括提供尾電流源的晶體管m11和晶體管m12，所述晶體管m11的柵極接所述晶體管m12的柵極并輸入偏置電壓vbias1，漏極接所述晶體管m12的源極，源極接電源bias。

4、進(jìn)一步地，所述誤差放大器ea還包括輸入管m1、輸入管m2、輸入管m3和輸入管m4，其中，所述輸入管m1的柵極輸入?yún)⒖茧妷簐ref1，漏極接所述輸入管m3的源極，源極連接所述晶體管m12的漏極；所述輸入管m2的柵極輸入反饋電壓vfb，漏極連接所述輸入管m4的源極，源極連接所述晶體管m12的漏極；所述輸入管m3的柵極輸入偏置電壓vbias2，源極連接所述輸入管m1的漏極；所述輸入管m4的柵極輸入偏置電壓vbias2，源極連接所述輸入管m2的漏極。

5、進(jìn)一步地，所述誤差放大器ea還包括電流鏡負(fù)載m5、m6、m7、m8，電阻負(fù)載r1、r2，所述電流鏡負(fù)載m5的柵極和漏極連接所述電流鏡負(fù)載m6、m7、m8的柵極，源極連接所述電流鏡負(fù)載m7的漏極；所述電流鏡負(fù)載m6的柵極連接所述電流鏡負(fù)載m5、m7、m8的柵極，源極連接所述電流鏡負(fù)載m8的漏極；所述電流鏡負(fù)載m7的柵極連接所述電流鏡負(fù)載m5、m6、m8的柵極和電流鏡負(fù)載m5的漏極，漏極分別連接所述電流鏡負(fù)載m5的源極和所述輸入管m3的漏極，源極連接所述負(fù)載電阻r1的第一端口；所述電流鏡負(fù)載m8的柵極連接所述電流鏡負(fù)載m5、m6、m7的柵極和電流鏡負(fù)載m5的漏極，漏極分別連接所述電流鏡負(fù)載m6的源極和所述輸入管m4的漏極，源極連接所述負(fù)載電阻r2的第一端口；所述電阻負(fù)載r1的第一端口接所述電流鏡負(fù)載m7的源極，第二端口接地；所述電阻負(fù)載r2的第一端口接所述電流鏡負(fù)載m8的源極，第二端口接地。

6、進(jìn)一步地，所述誤差放大器ea還包括mos管m13、m14、m15、m16。所述mos管m13的柵極分別接所述mos管m14、m15、m16的柵極，漏極接所述mos管m14的源極，源極接電源bias。所述mos管m15的柵極分別接所述mos管m13、m14、m16的柵極，漏極接所述mos管m16的源極，源極接電源bias。所述mos管m14的柵極分別接所述mos管m13、m15、m16的柵極，漏極分別接所述電流鏡負(fù)載m5、m6、m7、m8的柵極和所述電流鏡負(fù)載m5的漏極，源極接所述mos管m13的漏極。所述mos管m16的柵極分別接所述mos管m13、m14、m15的柵極，漏極接所述電流鏡負(fù)載m6的漏極，源極接所述mos管m15的漏極。所述mos管m13、m14、m15、m16的柵極均輸入偏置電壓vbias1。

7、進(jìn)一步地，所述電流鏡負(fù)載m6的漏極和所述mos管m16的漏極均與所述誤差放大器ea的輸出端連接，所述誤差放大器ea的輸出端與所述超級(jí)源隨器的輸入管m9的柵極相連。

8、進(jìn)一步地，所述超級(jí)源隨器包括輸入管m9，mos管m10、m17、m18，電阻r3。所述輸入管m9的柵極與所述誤差放大器ea的輸出端相連，源極接所述mos管m18的漏極，漏極分別接所述mos管m10的柵極和電阻r3的第一端口；所述mos管m10的柵極分別接所述輸入管m9的漏極和電阻r3的第一端口，漏極接所述輸入管m9的源極和所述mos管m18的漏極，源極接地；所述電阻r3的第一端口分別接所述輸入管m9的漏極和所述mos管m10的柵極，第二端口接地；所述mos管m17的柵極接所述mos管m18的柵極，漏極接所述mos管m18的源極，源極接電源bias；所述mos管m18的柵極接所述mos管m17的柵極，源極接所述mos管m17的漏極，漏極分別接所述輸入管m9的源極和所述mos管m10的漏極。所述mos管m17和m18的柵極均輸入偏置電壓vbias1。

9、進(jìn)一步地，所述輸入管m9的源極、所述mos管m18的漏極和所述mos管m10的漏極均與所述超級(jí)源隨器的輸出端相連，所述超級(jí)源隨器的輸出端與功率管mp的柵極相連。

10、進(jìn)一步地，所述頻率補(bǔ)償模塊包括mos管m19、m20、m21、m22、m23、m24、m25、mp1，補(bǔ)償電阻rc1、rc2、rc3，補(bǔ)償電容cc1、cc2、cc3。所述mos管mp1的柵極連接功率管mp的柵極與所述超級(jí)源隨器的輸出端，漏極接電源in，源極接mos管m19的源極和mos管m23的源極。所述mos管m19的漏極分別與mos管m19的柵極、mos管m20的柵極和mos管m21的漏極相連，源極分別與mos管mp1的源極和mos管m23的源極相連。所述mos管m20的柵極與mos管m19的柵極相連，源極與功率管mp的源極相連，漏極分別與mos管m22的漏極和mos管m23的柵極相連。所述mos管m21的柵極與mos管m22的柵極相連，同時(shí)輸入偏置電壓vbias3，漏極與mos管m19的漏極、m19的柵極、m20的柵極相連，源極接地。所述mos管m22的柵極與mos管m21的柵極相連，同時(shí)輸入偏置電壓vbias3，漏極與mos管m20的漏極和m23的柵極相連，源極接地。所述mos管m23的漏極與mos管m24的柵極、m24的漏極、m25的柵極相連，所述mos管m24的源極接地。所述mos管m25的柵極接mos管m24的柵極和漏極，源極接地，漏極接補(bǔ)償電容cc2的第二端口。所述補(bǔ)償電阻rc1第二端口與補(bǔ)償電容cc1的第一端口相連，所述補(bǔ)償電阻rc2第二端口與補(bǔ)償電容cc2第一端口相連，且補(bǔ)償電阻rc1與補(bǔ)償電阻rc2的第一端口均與所述誤差放大器ea的輸出端口相連。所述補(bǔ)償電容cc1的第二端口接地，補(bǔ)償電容cc2的第二端口接mos管m25的漏極。所述補(bǔ)償電阻rc3與補(bǔ)償電容cc3串聯(lián)，所述補(bǔ)償電阻rc3中與補(bǔ)償電容cc3的非公共端接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端out，所述補(bǔ)償電容cc3中與補(bǔ)償電阻rc3的非公共端接所述反饋電壓vfb。

11、進(jìn)一步地，所述功率管mp的柵極分別連接所述超級(jí)源隨器的輸出端和所述mos管mp1的柵極，漏極連接電源in，源極連接低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出端out。

12、進(jìn)一步地，所述反饋回路包括串聯(lián)的反饋電阻rf1與反饋電阻rf2。所述反饋電阻rf1與所述反饋電阻rf2的公共端輸出所述反饋電壓vfb。

13、進(jìn)一步地，所述輸出負(fù)載包括負(fù)載電容和負(fù)載電阻，所述負(fù)載電容和所述負(fù)載電阻并聯(lián)設(shè)置。

14、進(jìn)一步地，所述電平轉(zhuǎn)換模塊包括電源端口vcca、電源端口vccb、輸入端口a0、輸入端口a1、輸出端口b0、輸出端口b1。所述電源端口vcca接線性穩(wěn)壓器輸入電壓in，所述電源端口vccb接線性穩(wěn)壓器輸出電壓out。通過(guò)電平轉(zhuǎn)換模塊，可以實(shí)現(xiàn)電壓域in下的數(shù)字信號(hào)與電壓域out下的數(shù)字信號(hào)之間的電平轉(zhuǎn)換。其中電壓域in下的數(shù)字信號(hào)通過(guò)端口a0、a1輸入，電壓域out下的數(shù)字信號(hào)通過(guò)端口b0、b1輸入，兩個(gè)信號(hào)之間可以實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換。

15、本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)頻率補(bǔ)償?shù)姆绞?，在誤差放大器ea的輸出端添加動(dòng)態(tài)頻率補(bǔ)償模塊，可以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償電阻和補(bǔ)償電容隨負(fù)載電流而變化，保證了系統(tǒng)環(huán)路在不同負(fù)載電流下的穩(wěn)定性。電路采用自偏置的折疊共源共柵放大器作為誤差放大器ea，能夠在滿足直流增益的前提下，簡(jiǎn)化電路，提高電源抑制比。將nmos管作為功率管，能夠提高電源抑制比的同時(shí)，提高系統(tǒng)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)性能。同時(shí)在低壓差線性穩(wěn)壓器中集成了電平轉(zhuǎn)換模塊，能夠在提供穩(wěn)定的電源電壓的同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸入和輸出兩個(gè)電壓所在電壓域下信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換，簡(jiǎn)化了片外電路，滿足電路簡(jiǎn)單化、小型化的要求。