一种数模混合型结构电路的制作方法

本发明涉及集成电路，特别涉及一种数模混合型结构电路。

背景技术：

1、随着集成电路的发展，针对移动无线设备的电源管理变得愈发有挑战性。在多核心soc中，ldo被广泛应用在直流-直流转换器之后，为不同的核心提供不同的供电电压，从而实现一个高精准度、高能量效率的电源管理方案。

2、基于误差放大器的传统模拟ldo作为一个负反馈系统，可以有效控制输出电流的变化从而提供恒定的输出电压。同时模拟ldo具有快的瞬态响应、输出电压的纹波小和较好的电源抑制比等优点，对于电源噪声比较敏感的模块提供稳定的供电电压，保证其性能有很大的优势。然而，随着ic工艺的不断进步，低工作电压越来越成为趋势。更低的工作电压限制了模拟ldo设计。因此，采用数字集成电路的方法实现低电压稳压器，则可以在较低的电压情况下，同时数字控制方式实现稳压功能。

3、在数字ldo中，模拟ldo的单个功率管被离散化为一系列工作在开关状态的pmos阵列，误差放大器被比较器做取代，通过数字逻辑控制开关阵列中pmos的打开个数从而可以提供不同的负载电流。但是环路延时是实现高速数字ldo的关键，这也是同步采样数字ldo很难实现高速瞬态响应的原因所在。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种数模混合型结构电路，以解决背景技术中的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种数模混合型结构电路，包括：

3、数字控制的软启动模块，通过将数字计数器与分压电阻网络结合，实现上电软启动的功能；

4、数字控制环路，将调节范围被设定到满量程的一半处，细调环路总是从其负载调节范围的一半处开始工作，以确保输出精度；

5、模拟控制环路，通过设计误差放大器的摆率和环路带宽积，保证模拟控制环路的快速响应；

6、反馈控制电路，采集输出的电压高低，通过比较器输出使能信号使得数字控制环路开启，快速调整ldo的输出；

7、数字控制辅助电路，采用异步移位寄存器作为粗调环路的核心，针对输出负载电流突然变化带来的输出过冲，粗调环路快速调节，以缩短环路延迟。

8、在一种实施方式中，所述软启动模块包括第一计数器和电阻阵列模块；所述第一计数器的输入端连接时钟clk输入，计数n位产生输出，所述第一计数器的输出端连接所述电阻阵列模块的输入端，所述电阻阵列模块的输出端连接到所述模拟控制环路中。

9、在一种实施方式中，所述数字控制环路包括第二计数器、精细延迟调节模块、第一驱动器、第二驱动器、第一pmos管和第一nmos管；

10、输入时钟clk1接入所述第二计数器，所述第二计数器分别输出clk2时钟和clk3时钟；其中clk2时钟连接所述精细延迟调节模块，作为精细延迟调节模块的输入时钟，clk3时钟接入所述数字控制辅助电路；

11、enable使能信号连接精细延迟调节模块作为其输入的控制信号；所述精细延迟调节模块输出控制信号连接到所述第一驱动器和所述第二驱动器的输入，所述第一驱动器和所述第二驱动器的输出分别连接到所述第一pmos管和所述第一nmos管的栅极；所述第一pmos管的源极连接输入电源vin，漏极连接所述第一nmos管的漏极，所述第一nmos管的源极连接到输出vout。

12、在一种实施方式中，所述模拟控制环路包括误差放大器、第一电阻、第二电阻、第二nmos管和第二电容；

13、所述误差放大器的正端输入端口连接所述软启动模块的输出电压，负输入端口连接到第一电阻的下端和第二电阻的上端，误差放大器的输出端连接第一电阻的上端，同时连接所述第二nmos管的栅极，所述第一电阻的下端连接所述第二电阻的上端，所述第二电阻的下端连接到地；

14、所述第二nmos管的漏极连接电源vin，源极连接输出vout；所述第二电容的上极板连接所述第二nmos管的源极，所述第二电容的下极板连接到地。

15、在一种实施方式中，所述反馈控制电路包括第一电容、比较器、第三电阻；

16、所述第一电容的上极板连接输出vout，下极板连接到地，输出vout连接所述第三电阻的上端，所述第三电阻的下端连接到地；输出vout连接到所述比较器的正输入端，所述比较器的负输入端连接一路基准参考电压vref，所述比较器输出eanble使能控制信号至所述数字控制辅助电路。

17、在一种实施方式中，所述数字控制辅助电路包括第二pmos管、第三驱动器、第四驱动器、粗延迟调节模块、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管和电流源；

18、所述粗延迟调节模块的输入端连接clk3时钟，输出控制信号分别连接到所述第三驱动器和所述第四驱动器的输入端口，所述第三驱动器和所述第四驱动器的输出端口控制所述第三pmos管和所述第五pmos管的栅极；

19、所述第三pmos管的源极连接vin输入，漏极连接所述第五nmos管的漏极，所述第五nmos管的源极连接所述第四pmos管的漏极，所述第四pmos管的源极连接输入电源vin，第四pmos管的栅极和漏极相互连接，连接第五pmos管的源极；

20、所述第五pmos管的栅极和漏极相互连接并连接到第三nmos管的漏极，第三nmos管的源极接地，栅极连接到第四nmos管的栅极和漏极，第四nmos管的栅极和漏极连接电流源。

21、本发明还提供一种ldo电路，包括上述的数模混合型结构电路。

22、本发明还提供一种芯片，包括上述的ldo电路。

23、本发明提供的一种数模混合型结构电路，采用数模混合结构设计，具有更快速瞬态响应、工作电压低、稳定性好等优点；与依赖于时钟的数字电路不同，模拟电路的响应不依赖与时钟，从而具有更快的响应速度，同时片上电容的开销也大大减少。本发明采用数模混合型结构电路结构同时叠加数字辅助电路，既能实现ldo环路稳定以及高速的工作，又可以实现快速瞬态响应。

技术特征：

1.一种数模混合型结构电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的数模混合型结构电路，其特征在于，所述软启动模块包括第一计数器和电阻阵列模块；所述第一计数器的输入端连接时钟clk输入，计数n位产生输出，所述第一计数器的输出端连接所述电阻阵列模块的输入端，所述电阻阵列模块的输出端连接到所述模拟控制环路中。

3.如权利要求2所述的数模混合型结构电路，其特征在于，所述数字控制环路包括第二计数器、精细延迟调节模块、第一驱动器、第二驱动器、第一pmos管和第一nmos管；

4.如权利要求3所述的数模混合型结构电路，其特征在于，所述模拟控制环路包括误差放大器、第一电阻、第二电阻、第二nmos管和第二电容；

5.如权利要求4所述的数模混合型结构电路，其特征在于，所述反馈控制电路包括第一电容、比较器、第三电阻；

6.如权利要求5所述的数模混合型结构电路，其特征在于，所述数字控制辅助电路包括第二pmos管、第三驱动器、第四驱动器、粗延迟调节模块、第三pmos管、第四pmos管、第五pmos管、第三nmos管、第四nmos管、第五nmos管和电流源；

7.一种ldo电路，其特征在于，包括权利1～6任一项所述的基于数字控制辅助电路的数模混合型结构电路。

8.一种芯片，其特征在于，包括如权利7所述的ldo电路。

技术总结本发明公开一种数模混合型结构电路，属于集成电路领域。所述数模混合型结构电路中，数字控制的软启动模块通过将数字计数器与分压电阻网络结合，实现上电软启动的功能；数字控制环路将调节范围被设定到满量程的一半处，细调环路总是从其负载调节范围的一半处开始工作，确保输出精度；模拟控制环路通过设计误差放大器的摆率和环路带宽积，保证模拟控制环路的快速响应；反馈控制电路采集输出的电压高低，比较器输出使能信号使得数字控制环路开启，快速调整LDO的输出；数字控制辅助电路采用异步移位寄存器作为粗调环路的核心，针对输出负载电流突然变化带来的输出过冲，粗调环路快速调节，缩短环路延迟。本发明具有工作电压低、稳定性好等优点。技术研发人员：崔明辉,王星,张国贤,徐晓斌,相立峰受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/23