低压差稳压器的制作方法

本公开涉及一种低压差稳压器(ldo)。具体地，本公开涉及一种ldo，具有有助于ldo在操作期间的稳定性的电阻器件。

背景技术：

1、图1a是已知的低压差稳压器(ldo)100的示意图。ldo 100包括放大器102、电阻器104、106、晶体管108、电容器110和负载电容器112。负载电容器112具有等效串联电阻(esr)114。ldo 100提供输出电压vout。

2、物理实施的电气组件，诸如电容器和电感器，不仅分别提供电容和电感，而且还包括电阻组件。这些非理想的物理组件可以由理想的电阻器或电感器表示，该电阻器或电感器与被称为等效串联电阻(esr)的电阻器串联。esr代表非理想组件的电阻贡献。因此，将理解，esr本身不是物理组件，但是可以用于描述或以其他方式模拟电感器或电容器的实际实施的特性。

3、传统上，ldo具有负载电容器，该负载电容器具有esr，但是esr可能导致不良的负载瞬变。也就是说，esr确实在帮助稳定ldo的模拟反馈回路方面提供了益处，因此其存在是可取的。

4、在操作中，如果向输出电容器112提供电流δi，则它会跨esr 114产生δv电压跳变，并且将该信息反馈到放大器102。

5、在放大器102的传递函数中创建了左半平面零点，这有助于改进反馈回路的相位裕度，从而使ldo 100更加稳定。

6、反馈回路由放大器102、晶体管108和电阻器104、106提供，该反馈回路向放大器102提供反馈电压vfb，放大器102反过来向晶体管108提供输出，该输出依赖于反馈电压vfb和参考vref。这种反馈回路的操作将被本领域技术人员熟知。

7、电容器110取消由反馈分压器(由电阻器104、106形成)和放大器102的输入电容创建的、在放大器102的输入处的极点。

8、总之，较大的esr导致较大的负载瞬变和大的电压降，但是导致更好的稳定性。esr将零点添加到系统中。

9、图1b是另外的已知低压差稳压器(ldo)116的示意图。这图示了提供esr的效果以帮助稳定性的备选方法。在本示例中，电容器110没有显著的esr。例如，如果esr对组件的影响是忽略不计的，则可能发生这种情况。在这种情况下，可能需要将电阻添加到电路来提供esr的功能，这可以称为伪esr。在本示例中，这由多晶硅电阻器118提供。

10、如果将δi电流注入输出电容器112中，则它会在伪esr 118上产生δv电压跳变，并且将该信息反馈给放大器102。对于ldo 100，在本示例中，我们在环路传递函数中具有零点。

11、这种多晶硅电阻器118在其上将具有直流(dc)内电阻(ir)下降，因此负载调节将比ldo 100中所提供的实际esr差得多。随着负载电流改变，跨多晶硅电阻器118的dc电压下降将改变，从而在反馈电阻梯104、106中产生误差，因为电路不会准确地监测输出电压vout。总之，在这个位置，用户添加的esr可以保持系统稳定，但是esr会使ldo 100的dc准确性变差。

12、如前所述，电容器110取消由反馈分压器(104、106)和放大器102的输入电容创建的、在放大器102的输入处的极点。

13、图1c是另外的已知低压差稳压器(ldo)118的示意图。这是图1b的ldo 116的进步，其中电路已经被调整以消除ir下降问题。ldo 118包括伪esr 120和晶体管122。esr 120提供与图1a的实际esr相同的零点位置。在当前示例中没有dc ir下降存在，这导致比图1b更好的负载调节。此外，负载瞬变比图1a的实际esr更好。负载调节与图1a的实际esr相同。

14、电容器110移动到伪esr mos端子，允许前馈在伪esr 120上创建的δv电压跳变。电容器110仍然取消由反馈分压器(104、106)和放大器102的输入电容创建的放大器的输入处的极点。与早先的示例相比，本实施方式不需要额外的电流。

15、图2a示出了在时间202发生负载瞬变时输出电压(vout)与时间(t)的图表200以及负载电流(iload)与时间(t)的图表201。

16、负载瞬变通常是指负载电流iload的突然变化，该突然变化可以导致输出电压vout的突然变化，之后系统进行补偿并且恢复到其初始输出电压。期望通过最小化输出电压vout的变化来最小化负载瞬变的影响，并且使其尽可能快地恢复到其初始值。

17、传递函数可以用于对系统进行建模，以响应于输入确定其输出。波德图(如从传递函数所导出的)可以用于说明系统的增益响应与频率和相位响应与频率。

18、图2b示出了以10ma负载电流操作的图1a的ldo 100的波德图204，并且图2b示出了以1na负载电流操作的图1a的ldo 100的波德图206。

19、对于给定频率，当输入信号和输出信号之间有0°(-360°)相位并且增益大于1时，存在不稳定性。当增益大于1时，相位应理想地在-90和-180之间。

20、“相位裕度”是远离不稳定性的相位差。为了稳定性，期望使相位裕度大于零，并且这可以通过调整系统的极点和零点来实现。参照波德图，0db的增益表示单位增益。

21、参照波德图204可以看出，对于10ma的负载电流，在整个频率范围内有稳定的系统。具体地，在增益是统一的点，相位裕度为90°，并且系统是稳定的。

22、然而，参照示出了系统以1na的负载电流操作的波德图206，系统在整个频率范围上都不是稳定的。具体地，在增益是统一的点，相位裕度的范围可以从0°到45度，这表明系统不稳定。

23、虽然对图1a的ldo进行了说明，但是图1b和图1c的ldo将说明类似的特性。

技术实现思路

1、期望提供一种低压差稳压器，与已知系统所提供的相比，该低压差稳压器在较大的负载范围内是稳定的。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种用于提供输出电压的低压差稳压器，该低压差稳压器包括电阻器件，该电阻器件被配置为有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性并且被配置为具有依赖于负载电流的电阻。

3、可选地，低压差稳压器包括：第一放大器，包括用于接收参考电压的第一输入端子、用于接收反馈电压的第二输入端子和输出端子；以及稳压器晶体管，包括耦合到第一放大器的输出端子的栅极端子。

4、可选地，低压差稳压器包括第一电阻元件和第二电阻元件，其中稳压器晶体管、第一电阻元件和第二电阻元件串联耦合，稳压器晶体管和第一电阻元件在输出节点处耦合，用于提供输出电压，第一电阻元件和第二电阻元件在反馈节点处耦合，用于提供反馈电压，反馈节点耦合到第一放大器的第二输入端子，稳压器晶体管耦合到第一电压端子，并且第二电阻元件耦合到第二电压端子。

5、可选地，低压差稳压器包括第一电容器，耦合到第一放大器的第二输入端子并且被配置为有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性。

6、可选地，第一电容器被配置为通过取消放大器的第二输入端子处的极点有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性。

7、可选地，低压差稳压器包括耦合到输出节点的负载器件，在操作期间，负载电流跨负载器件被提供。

8、可选地，负载器件包括耦合到输出节点的第一端子和耦合到第二电压端子的第二端子。

9、可选地，负载器件包括负载电容器。

10、可选地，电阻器件包括第一负阈值晶体管。

11、可选地，电阻器件包括与第一负阈值晶体管串联耦合的第一晶体管。

12、可选地，电阻器件包括与第二负阈值晶体管串联耦合的第二晶体管，第一负阈值晶体管和第一晶体管的串联耦合与第二负阈值晶体管和第二晶体管的串联耦合并联耦合。

13、可选地，电阻器件耦合到输出节点、第一放大器的输出端子和第一电压端子。

14、可选地，电阻器件包括第一负阈值晶体管。

15、可选地，电阻器件包括与第一负阈值晶体管串联耦合的第一晶体管。

16、可选地，第一负阈值晶体管包括耦合到输出节点的第一端子和耦合到第一晶体管的第一端子的第二端子。

17、可选地，第一晶体管包括耦合到第一电压端子的第二端子和耦合到第一放大器的输出端子的栅极端子。

18、可选地，低压差稳压器包括第一电容器，该第一电容器具有耦合到第一放大器的第二输入端子的第一端子并且被配置为有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性。

19、可选地，第一电容器被配置为通过取消放大器的第二输入端子处的极点有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性。

20、可选地，第一电容器具有耦合到第一负阈值晶体管的第二端子的第二端子。

21、可选地，低压差稳压器包括耦合到输出节点的负载器件，在操作期间，负载电流跨负载器件被提供。

22、可选地，负载器件包括耦合到输出节点的第一端子和耦合到第二电压端子的第二端子。

23、可选地，负载器件包括负载电容器。

24、可选地，电阻器件包括与第二负阈值晶体管串联耦合的第二晶体管，第一负阈值晶体管和第一晶体管的串联耦合与第二负阈值晶体管和第二晶体管的串联耦合并联耦合。

25、可选地，第二负阈值晶体管包括耦合到输出节点的第一端子和耦合到第二晶体管的第一端子的第二端子。

26、可选地，第二晶体管包括耦合到第一电压端子的第二端子和耦合到第一放大器的输出端子的栅极端子。

27、可选地，第二负阈值晶体管的第二端子经由第三电阻元件耦合到第二晶体管的第一端子、和/或第二晶体管的第一端子经由第四电阻元件耦合到输出节点。

28、根据本公开的第二方面，提供了一种提供输出电压的方法，包括提供用于提供输出电压的低压差稳压器，其中低压差稳压器包括电阻器件，该电阻器件被配置为有助于低压差稳压器在操作期间的稳定性并且被配置为具有依赖于负载电流的电阻。

29、将理解，第二方面的方法可以包括提供和/或使用第一方面中所述的特征并且可以包含本文中所描述的其他特征。