專利名稱：嵌套式米勒補償方法、電路和低壓差穩壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種嵌套式米勒補償，具體地說涉及低壓差穩壓器中的嵌套式米勒補
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背景技術：
低壓差穩壓器(Low Dropout regulator, LD0)廣泛應用于各種電子系統中。線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或FET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓。在低電源電壓供電應用中，為了增大環路增益，通常使用多級放大結構。圖1示意了一個現有LDO結構。如圖1所示，PMOS管PM1、PM2、PM3、PM4，NMOS管匪I、匪2、匪3、NM4和偏置電流源Il形成第一級放大級，PMOS管PM5和偏置電流源12形成第二級放大級，Power PMOS管PM6和分壓電阻RF1，RF2以及負載電阻RL，輸出電容COUT形成第三級放大級。整個LDO等效為一個三級放大器。為了使低壓差穩壓器穩定工作，采用了嵌套式米勒補償(NestedMillerCompensation, NMC)技術,加入了電容CMl,但是NMC技術必須在環路增益和阻尼系數之間進行折中。這需要更大的輸出電容和內部補償電容,增加系統成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠克服上述問題的嵌套式米勒補償方法和電路。本發明在第一方面提供一種包括多級放大級和嵌套式米勒補償的電路。所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述電路包括并聯放大電路，該并聯放大電路和第二級并聯，米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。優選地，所述電路是低壓差穩壓器。優選地，所述第一級是差動放大器。優選地，所述第三級是MOS管。優選地，所述并聯放大電路是MOS管和電阻的串聯電路。本發明在第二方面提供一種低壓差穩壓器。低壓差穩壓器包括多級放大級和嵌套式米勒補償電容，所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述低壓差穩壓器包括并聯放大電路，該并聯放大電路和第二級并聯，米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。優選地，所述第一級是差動放大器。進一步優選地，差動放大器包括第一 MOS管和第二 MOS管，第一對電流鏡，第二對電流鏡和第三對電流鏡；第一 MOS管和第二 MOS管的柵極構成差動放大器的輸入端，第一對電流鏡的第一支路和第一 MOS管的漏極串聯,第二對電流鏡的第一支路和第二 MOS管的漏極串聯，第一對電流鏡的第二支路和第三電流鏡的第一支路串聯，第三電流鏡的第二支路和第二電流鏡的第二支路串聯并且構成第一級的輸出，米勒補償電容的所述另一端連接到第二電流鏡的控制柵極，第一 MOS管的柵極接來自第二級的電壓信號，差動放大器的第二輸入端接參考電壓。優選地，所述第三級是MOS管。優選地，所述并聯放大電路是MOS管和電阻的串聯電路，MOS管和電阻之間的節點連接所述米勒補償電容的所述一端。本發明在第三方面提供一種包括多級放大級的電路的嵌套式米勒補償方法，所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述方法包括將并聯放大電路和第二級并聯，其中將米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。優選地，所述電路是低壓差穩壓器。本發明在不影響環路增益的前提下，將兩個共軛極點變為兩個分離的實極點，提高環路穩定性，同時不需要增大輸出電容和內部補償電容，降低成本。
圖1為現有技術的低壓差穩壓器的示意圖；圖2為圖1的低壓差穩壓器的小信號等效模型；圖3為圖1的低壓差穩壓器的頻率響應曲線；圖4是本發明實施例的低壓差穩壓器的示意圖；圖5為圖4的低壓差穩壓器的小信號等效模型；圖6為兩種低壓差穩壓器的頻率響應曲線。
具體實施例方式下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。如前文所述，為了使低壓差穩壓器穩定工作，可以采用嵌套式米勒補償NMC技術。下面對現有NMC結構進行理論分析。圖1是采用NMC的低壓差穩壓器的示意圖，圖2為圖1的小信號等效模型。在圖2中，gml，gm2，gmp分別代表第一增益級、第二增益級和功率PMOS管的跨導；R01, R02, CPI, CP2分別代表第一增益級，第二增益級的輸出電阻和輸出電容；R0UT = RL//R0P//(RF1+RF2)代表第三增益級的等效輸出電阻，其中ROP代表功率PMOS的輸出電阻。CGDP代表功率PMOS(PM6)的柵極漏極交疊電容，由于功率PMOS尺寸很大，這一電容需要計算在內，和CP2量級相當。為了簡化推導，作如下假設gml*R01, gm2*R02, gmp*R0UT >> Igmp >> gml, gm2CMl >> CPI, COUT >> CMl, CGDP，CPI, CP2通過推導得到小信號環路增益為
權利要求
1.一種低壓差穩壓器，包括多級放大級和嵌套式米勒補償電容，所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述低壓差穩壓器包括并聯放大電路，該并聯放大電路和第二級并聯，米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。
2.如權利要求I所述的低壓差穩壓器，其中所述第一級是差動放大器。
3.如權利要求2所述的低壓差穩壓器，其中差動放大器包括第一MOS管和第二 MOS管，第一對電流鏡，第二對電流鏡和第三對電流鏡；第一MOS管和第二 MOS管的柵極構成差動放大器的輸入端，第一對電流鏡的第一支路和第一 MOS管的漏極串聯,第二對電流鏡的第一支路和第二 MOS管的漏極串聯，第一對電流鏡的第二支路和第三電流鏡的第一支路串聯，第三電流鏡的第二支路和第二電流鏡的第二支路串聯并且構成第一級的輸出，米勒補償電容的所述另一端連接到第二電流鏡的控制柵極，第一 MOS管的柵極接來自第二級的電壓信號，差動放大器的第二輸入端接參考電壓。
4.如權利要求I所述的低壓差穩壓器，其中所述第二級是MOS管。
5.如權利要求4所述的低壓差穩壓器，其中所述并聯放大電路是MOS管和電阻的串聯電路，MOS管和電阻之間的節點連接所述米勒補償電容的所述一端。
6.一種包括多級放大級和嵌套式米勒補償的電路，所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述電路包括并聯放大電路，該并聯放大電路和第二級并聯，米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。
7.如權利要求6所述的電路，其中所述電路是低壓差穩壓器。
8.如權利要求6或7所述的電路，其中所述第一級是差動放大器。
9.如權利要求6或7所述的電路，其中所述第三級是MOS管。
10.如權利要求6或7所述的電路，其中所述并聯放大電路是MOS管和電阻的串聯電路。
11.一種包括多級放大級的電路的嵌套式米勒補償方法，所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級，其特征在于所述方法包括將并聯放大電路和第二級并聯，其中將米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。
12.如權利要求11所述的補償方法，其中所述電路是低壓差穩壓器。
全文摘要
本發明涉及一種包括多級放大級和嵌套式米勒補償的電路和補償方法。所述多級放大級包括第一級和第二級，第二級是第一級的下級；所述電路包括并聯放大電路，該并聯放大電路和第二級并聯，米勒補償電容的一端連接在并聯放大電路，米勒補償電容的另一端以反饋方式連接到第一級。所述電路可以是低壓差穩壓器。本發明在不影響環路增益的前提下，將兩個共軛極點變為兩個分離的實極點，提高環路穩定性，同時不需要增大輸出電容和內部補償電容，降低成本。
文檔編號G05F1/56GK102981544SQ201210485019
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月23日 優先權日2012年11月23日
發明者田文博, 王釗, 尹航 申請人:無錫中星微電子有限公司