[发明专利]提高增益的电压调节器

说明书

                           技术领域

本发明涉及一种电压调节(稳压器)电路，具体地说，公开一种提高增益的电路，其改进一采用带隙基准的电压调节器电路的电压电源抗扰动性(rejection)、电流驱动范围和反馈回路稳定性等特性。

                           背景技术

一种直流(DC)电压调节器在提供大电流以驱动外部电路负荷的同时，将电源电压调节到一优选的、精确的、稳定的幅值。即使电源电压漂移和电路负荷急剧地变化，该调节的电压也应是高度稳定的和精确的。

在很多应用中电源电压是必不可少的。例如，无线射频(RF)电话通常利用电池工作，该电池取决于其放电状态能产生2.7到5.5伏的原电压。该电池向天线负荷(发射时)和各电路例如压控振荡器(VCO)两者供电。由于电池电压可能随电池放电和发射负荷动态变化，在使用电话时从电池引出的电流可能变化十分宽。该引出的电流在1到100毫安的范围内是一般的情况。

VCO响应于所施加的电压信号来产生频率。由于在VCO可以产生的频率范围内的每一频率与施加的电压成正比例，VCO对于电源电压的波动是敏感的。需要一高稳定性基准电压，以防止VCO频率受电池电压的波动影响而变化。

在很多应用中带隙基准是有用的，这是由于当经历温度和电源供电电压变化时其提供基本不变的电压。电压调节通常是通过产生带隙电压和将这一电压施加到一电阻串上实现的。在该电阻串中的各电阻元件之间的电路抽头点处，取得优选的电压幅值并将其用作基准电源。选择性地选择电阻串中的电阻以在该抽头点产生所需的电压幅值。

图1是表示现有技术的电压调节器设计的方块示意图。这一电压调节器包括：带隙基准电路11、分压器以及反馈放大器。将带隙基准电压施加到差分放大器14的一个输入端，并将被调节的电压的一部分通过MOSFET15以及电阻12和13施加到另一个输入端。按这种设计提供的调节电压是按照下式：V_R＝(V_BG^*(R1+R2))/R1确定的，其中V_BG是带隙电压，R1是电阻元件12的阻值和R2是电阻元件13的的阻值。

图2表示用于实现图1所示电压调节器的现有技术的电路结构。其中，在晶体管21的集电极产生带隙基准电压，其等于电阻31两端的电压降和晶体管21的基极-发射极电压V_be之和。利用电阻23和24的电阻串结合P-MOS晶体管26产生调节电压，和将其用作带隙基准电路以及外部负荷的电源。一对发射极耦合的晶体管27和28形成差分反馈放大器，用于调制(modulate)经由MOS晶体管26的漏极-源极结传导的电流。通过响应于带隙基准电压和加在电阻24两端的电压降即输出基准电压的一部分之间的幅值差，调制晶体管26的漏极-源极电流，可以维持在调节电压端V_reg的直流电压恒定。即使电源电压漂移或响应于负荷变化出现电流变化，也可以维持调节电压恒定。

为了获得电阻24两端和在调节器输出端的高精度电压(即良好的电源抗扰动能力)，反馈放大器必须具有高的增益。按照现有技术设计，难于同时获得反馈放大器的高的增益和高稳定性。实现提高增益的改进方案可能伴随引起稳定性降低，逆之亦然。增加电阻30的阻值可以提高差分放大器的增益。然而，增加电阻30的数值会在晶体管26的栅极引起相位-增益极点(phase-gainpole)移动到较低频率。由于移动相位-增益极点到较低频率，电压调节器的稳定性急剧地恶化。当将电压调节器用于向负荷大范围变化的外部设备提供电力时，从增益级到输出晶体管26使用电流镜像电路并不能克服该问题。

                           发明内容

本发明提供一种电压调节器，其不再因提高增益而降低稳定性或因提高稳定性而降低增益而需要进行取舍。在带隙基准电路和电压调节器的差分放大器之间设置一附加的增益增大(gain-boosting)级。该增益增大级增加了反馈放大器总增益而没有降低在放大器输出端的相位-增益极点，以此保证高稳定性。

                           附图说明

在下面说明书部分中进一步介绍本发明，结合附图阅读可以更好地理解本发明，其中：

图1是表示现有技术的电压调节器的方块示意图；

图2是表示用于实现图1所示的电压调节器的现有技术的电路图；

图3是表示用于实现本发明的电压调节器的电路图。