專利名稱：線性調節器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種為負載提供調節電壓的線性調節器，特別是涉及這種線性調節器的頻率補償。
背景技術：
眾所皆知，線性調節器是一種依據源電壓與(通常是)參考電壓來提供調節電壓的設備。圖1圖示了一種傳統電路，在這一電路中，線性調節器10連接一源電壓V+，并提供一參考電壓Vref，以為負載12提供一調節電壓。
為補償頻率引起的負載12抽取的電流的變化，通常是接一負載電容CL因為在流經負載12中的電流的波動范圍很大，因此，需要一個電容值很大的電容CL，典型值是1-100μ。這樣的大容量電容體積大且價格昂貴，因此如此大的電容量是很不利的。
從圖2中可以看到，一個傳統的線性調節器10包括一個連接在源電壓與負載間的雙極器件BP2，來提供一個調節輸出電壓。為放大器A1被提供一參考電壓，利用通過放大器A1的單一增益負反饋放大電路來穩定調節輸出電壓。容性放大電路13包括以反饋方式連接的雙極器件BP1、放大器A3和電容Cm。
雖然利用如圖2所示的線性調節器可以獲得良好的效果，但仍然面臨許多困難。最顯著的是，以10所示的線性調節器的頻率滾降特性在很大程度上依賴于負載12的抽取電流的實際值。因此，例如，線性調節器10的最高頻率滾降依賴于雙極器件BP2的內阻和電容效應(圖中表示為R∏和C∏)。另外，負載電容CL實際上具有一個小的串聯電阻RS，這一電阻至少在線性調節器10的頻率響應中引入。也跟電流依賴于系統極點一樣，作為附加零點的影響結果，除非負載12的電流變化范圍很小(比如，在0-200毫安間)和電容CL是一串聯電阻RS非常小的高質量電容，否則，就容易在10所示的線性調節器中產生不穩定。
發明內容
本發明的目的是提供一種頻率特性對負載的抽取電流數值的依賴性很小的線性調節器，這種線性調節器顯示出比已知線性調節器更高程度的頻率補償性能。
一方面，本發明是一種線性調節器，在其中的容性放大電路中包括一個與雙極輸出器件基極相連的MOSFET器件，以穩定從基極流向輸出端的電流。因為使用了MOSFET器件而不是在先前技術中使用的雙極器件，根據本發明的線性調節器顯示了比在先前技術中使用的線性調節器依賴性要低的頻率特性。
因此，一個可實現從源電壓為負載提供調節電壓的線性調節器包括一個連接在源電壓和負載之間的雙極器件，與負載相連的雙極器件的輸出端輸出調節電壓，一個為提供穩定電壓而連接在雙極器件的輸出端與參考電壓間處于負反饋關系的反饋放大器，和一個連接在穩定電壓與雙極器件的輸出端之間的容性放大電路。該容性放大電路包括一個與雙極器件的基極相連的MOSFET器件，以穩定從雙極器件基極流向輸出端的電流。容性放大電路包括一個放大器和一個電容，其與線性調節器的輸出端是以負反饋關系連接的，放大器的輸出端為MOSFET器件的柵極提供一個參考信號。最好，1∶n的電流反射鏡為線性調節器頻率特性提供更大電流獨立性的。
這個發明概述是為能更快地理解本發明的實質的目的而提出的。參照以下對優選實施方案的詳細說明及其相關附圖能得到對本發明更全面的理解。
圖1和圖2是說明傳統線性調節器的示意圖。
圖3和圖4是說明本發明中的線性調節器的示意圖。
圖5是說明經由圖4中線性調節器的由于電容CL的第二個極點頻率變化的示意圖。
具體實施例方式
如圖3所示，在線性調節器100連接到一電壓源V+，以為負載12提供一調節輸出電壓。該線性調節器包括一個發射極與源電壓相連且其集電極與調節輸出電壓相連的雙極器件BP2，以為負載12提供一調節輸出電壓。調節輸出電壓通過放大器A1與參考電壓Vref以負反饋關系相連，以設置輸出電壓的電壓標準。放大器A1的輸出電壓與一容性放大電路103相連，該容性放大電路設置為穩定從雙極器件BP2的基極流向集電極的電流。特別是，容性放大電路103包括一個MOSFET器件101，MOSFET器件101的漏極與雙極器件BP2的基極相連，而源極接地。可以采用p溝道型或n溝道型MOSFET器件；在所舉實施方案中圖示了一n溝道型MOSFET器件。在線性調節器的輸出端和放大器A3的輸入端連接一小電容Cm(典型值是10-20pf)。以這種方式連接電容Cm來放大電容Cm的有效值是一種眾所周知的技術。
通過包含有MOSFET器件的容性放大電路103的作用，并利用MOSFET器件來穩定流經雙極器件BP2的基極和集電極間的電流，可以得到改善頻率特性的線性調節器。特別是，圖2所示的先前技術中的線性調節器的頻率特性是同電流值成線性比例的。另一方面，本發明涉及的線性調節器的頻率特性僅與電流值的平方根成比例。
圖4圖示了根據本發明另一種實施方案的線性調節器。那些同在以上圖3中所述的相同組件就不再重述了。參照圖4，線性調節器100包括一個電流源I1，一個1∶n的電流反射鏡，和MOSFET112。MOSFET112最好配置為同源放大器，且1∶n的電流反射鏡包括MOSFET113和111。因為按圖4的配置，一個第二非主要極點(non-dominant pole)P2，由于電容CL的作用，作為負載電流ILoad的函數依頻率線性上升到頻率W1，如圖5所示。然后，盡管ILoad繼續上升，極點P2按照負載電流ILoad的平方根，依頻率下降。因此，限制了極點P2變化(或變化范圍)。
以上通過列舉具體實施方案陳述了本發明。可以理解，本發明不局限于上述實施方案，在不脫離本發明的精神與范圍的條件下，利用現有技術中的常用技巧可以對其進行各種改變和修改。
權利要求
1.一個用于從源電壓為負載提供一個調節電壓的線性調節器，其特征在于所說線性調節器包括一雙極器件，連接在源電壓與負載之間，所說雙極器件的輸出連接到該調節電壓；一反饋放大器，其在所說雙極器件的輸出與參考電壓間連接以負反饋方式連接以提供一穩定電壓；及一電容放大電路，連接在該穩定電壓與所說雙極器件的輸出之間；其中，所說的電容放大電路包括一個與所說雙極器件的基極相連的MOSFET器件，以穩定從所說雙極器件的基極流向輸出端的電流。
2.如權利要求1所說的線性調節器，其中所說的電容放大電路包括一個放大器和一個電容，該電容以反饋關系連接在所說放大器的一輸入端與線性調節器的輸出端之間，且其中所說的MOSFET器件包括一個與所說雙極器件的基極相連的源極和一個與所說放大器輸出端相連的柵極。
3.如權利要求1所說的線性調節器，其中所說的電容放大電路包括一個1∶n的電流反射鏡。
4.如權利要求3所說的線性調節器，其中所說的電容放大電路包括一個放大器和一個電容，該電容以反饋方式連接在所說放大器的輸入端與線性調節器的輸出端之間，且所說的電容放大電路包括一個連通所說的第一個放大器與1∶n的電流反射鏡的同源放大器。
5.如權利要求4所說的線性調節器，其中所說的1∶n的電流反射鏡包括第一個MOSFET器件和第二個MOSFET器件，且所說的電容放大電路包括一個電流源，且其中所說的第一個MOSFET器件包括一個連接所說的雙極器件基極的源極和一個柵極，且其中所說的電流源與第二個MOSFET器件的柵極和源極及第一個MOSFET器件的柵極相連。
6.如權利要求1所說的線性調節器，其中所說的第一個MOSFET器件是一個n溝道型器件。
7.一個用于從源電壓為負載提供一調節電壓的線性調節器，其特征在于所說的線性調節器包括雙極裝置，其連接在源電壓和負載之間，且所說雙極裝置的輸出連接輸出調節電壓；反饋放大裝置，在所說雙極裝置的輸出與參考電壓之間以負反饋方式連接，以提供一穩定電壓；及電容放大裝置，連接在穩定電壓和所說雙極裝置的輸出之間，以穩定電流；其中，所說電容放大裝置包括與所說雙極裝置基極相連的第一MOSFET裝置，用來穩定從所說雙極裝置基極流向輸出端的電流。
8.如權利要求7所說的線性調節器，其中所說的電容放大裝置包括放大器裝置和電容裝置，該電容裝置在所說放大器裝置的輸入端與線性調節器的輸出端之間以反饋方式連接，并且其中所說的第一MOSFET裝置包括一個與所說雙極裝置基極相連的源極和一個與所說放大器裝置的輸出端相連的柵極。
9.如權利要求7所說的線性調節器，其中所說的電容放大裝置包括一個1∶n的電流反射鏡。
10.如權利要求9所說的線性調節器，其中所說的電容放大裝置包括放大裝置和電容裝置，該電容裝置以反饋方式連接在所說放大裝置的輸入端與線性調節器的輸出端之間，且其中所說的電容放大裝置包括一個在所說放大器裝置與1∶n的電流反射鏡間起聯絡作用的共源放大裝置。
11.如權利要求10所說的線性調節器，其中所說的1∶n的電流反射鏡包括第一個MOSFET裝置和第二個MOSFET裝置，且所說的電容放大裝置包括一個電流源裝置，其中所說的第一個MOSFET裝置包括一個與所說雙極裝置基極相連的源極和一個柵極，其中所說的電流源裝置與第二個MOSFET裝置的柵極和源極及第一個MOSFET裝置的柵極相連。
12.如權利要求7所說的線性調節器，其中所說的MOSFET裝置是一個n溝道型裝置。
全文摘要
一個可實現從源電壓向負載提供調節電壓的線性調節器。這個線性調節器包括一個連接在源電壓與負載間的雙極器件，與負載相連的雙極器件的輸出端輸出調節電壓，一個為提供穩定電壓而以負反饋方式連接在雙極器件的輸出端與參考電壓之間的反饋放大器，和一個連接在穩定電壓與雙極器件的輸出端之間的電容放大電路。這個電容放大電路包括一個為穩定從雙極器件的基極流向輸出端的電流而與雙極器件的基極相連的n溝道型MOSFET器件。電容放大電路包括與線性調節器的輸出端以反饋方式連接的一個放大器和一個電容，該放大裝置的輸出端為MOSFET器件提供一參考信號。最好，一個1∶n的電流反射鏡對于線性調節器頻率特性提供更大的電流獨立性。
文檔編號H03F1/34GK1445925SQ0210731
公開日2003年10月1日 申請日期2002年3月14日 優先權日2002年3月14日
發明者F·阿拉姆 申請人:馬維爾國際貿易有限公司