[发明专利]具有经调节偏压电流放大器的稳压器

说明书

本发明提供一种具有经调节偏压电流放大器的稳压器，其包括电压放大器、第一输出级、交流通过滤器、电流放大器、第二输出级以及增益电路。第一输出级与第二输出级的输出端共同提供稳压器的输出电压。电压放大器的二输入端分别接收参考电压与输出电压。第一输出级的输入端耦接至电压放大器的输出端。电流放大器的二输入端分别接收参考电流与输出电压的交流成份。第二输出级的输入端耦接至电流放大器的输出端。增益电路的输入端耦接至电压放大器的输出端。增益电路的输出端耦接至第二输出级的输入端。本发明的稳压器可以在负载电流急剧变化时，产生对应电流以推动稳压器的输出级电路。

技术领域

本发明涉及一种稳压器，尤其涉及一种具有经调节偏压电流放大器的稳压器。

背景技术

稳压器(voltage regulator)为普遍的稳压电路，利用回授回路(feedback loop)来锁定输出电压。图1是说明现有稳压器110与稳压器120使用于集成电路内部的示意图。现有稳压器110与稳压器120可以经由供电路径11供电给负载电路10(例如数字电路或是其他功能电路)。图1中电阻符号表示供电路径11的寄生电阻。供电路径11越长，则其寄生电阻的阻抗越大。负载电路10可能包含多个组件，而这些组件将从供电路径11的不同节点存取(或取用)电能(如图1所示意)。为了降低峰值电流经由供电路径11寄生电阻造成的电压降(voltage drop)，于图1所示电路中，在供电路径11左端置放一个稳压器110以及稳压电容130，并且在供电路径11右端置放一个稳压器120与稳压电容140。在集成电路中，电容130与电容140需要耗占大量面积。由于电容130与电容140的电容值是有限制的，因此稳压器必须具备极快的反应速度来抵消/补偿峰值电流以稳定电压VDD1与VDD2。当负载电路10为数字电路时，负载电路10所消耗的负载电流会因为数字电路的高速运作而不断剧烈变化，而负载电流的峰值电流(peak current)将会造成供电路径11的电压(例如电压VDD1与VDD2)的大幅度变化。因此稳压器需要优异的反应速度来抵消/补偿峰值电流进而稳定电压。供电路径11的稳定电压可以确保数字电路(负载电路10)的正常运作。然而，现有稳压器110与稳压器120的反应速度可能会来不及抵消/补偿峰值电流。

再者，当集成电路内部使用多组现有稳压器供电给同一供电路径11时，每组稳压器的实际输出电压会因各自的偏移电压(offset voltage)而产生差异。例如，假设图1中现有稳压器110的偏移电压为Vos1，而现有稳压器120的偏移电压为Vos2。在对现有稳压器110与稳压器120输入相同的参考电压Vref的情况下，现有稳压器110与稳压器120的理想输出电压应为Vref+Vos1与Vref+Vos2。现有稳压器110与稳压器120输出的电压VDD1与VDD2是响应于(或相依于)负载电路10的负载电流以及供电路径11的寄生电阻。

当Vos1>Vos2且晶体管Ma可提供足够电流使VDD1AVG＝Vref+Vos1时(其中VDD1AVG表示电压VDD1的平均)，此时现有稳压器110可正常运作，但可能会造成VDD2AVG>Vref+Vos2(其中VDD2AVG表示电压VDD2的平均)。VDD2AVG>Vref+Vos2将使现有稳压器120的晶体管Mb为截止。此时，现有稳压器120无法提供负载电路10的峰值电流，因此供电路径11中距离现有稳压器110最远的节点会产生最大的电压降，因而此节点将成为弱点(weak point)。

考虑另一种情况，当Vos1>Vos2但晶体管Ma无法提供足够电流而使VDD1AVG<Vref+Vos1时，此时现有稳压器120可正常运作，但现有稳压器110的晶体管Ma达到完全开启(fully-turn-on)的状态。此时因为晶体管Ma的栅极的控制电压维持在系统电压的最高值而不具备交流摆荡(AC swing)，使得现有稳压器110无法提供峰值电流给负载电路10，因此供电路径11中距离现有稳压器120最远的节点会产生最大的电压降，因而此节点将成为弱点。