[发明专利]一种快速瞬态响应高电源抑制比的带隙基准电路

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，涉及一种应用于带隙基准电路的双环路控制策略和电压预调整技术。

背景技术

在LDO和开关电源中，带隙基准作为电路的核心部分，为整个电路提供重要地参考，基准的微小变化将会引起整个系统的巨大偏差，因此的抗扰动能力成为带隙基准的一个重要指标。当基准处的负载受到扰动时，要求基准能迅速做出反应，并立即将基准电压的偏差纠正回来。

在SOC中如果电源瞬态响应较慢，会出现供电电源无法及时响应数字信号瞬变的情况，这就要求带隙基准的负载瞬态响应速度足够快，并且其过冲和上冲的幅度不能太大。

现有的带隙基准电路如图1所示，包括三极管Q1、Q2、Q3、电阻R1、R2、R3和NMOS管M1以及电流源I1。其中三极管Q1、Q2及电阻R1用于产生与温度成正比的电流I_PTAT，Q3用于对D点的微小电压波动进行放大，最终的带隙基准电压在vref处产生。

该电路存在如下几个缺点：1、由于使用单管Q3作为负反馈环路调节，导致环路增益较小，对D点的箝位精度太低；2、由于是单个负反馈环路进行控制，因此瞬态响应速度较慢；3、此电路属于传统的Widlar带隙基准结构，天然具有电源抑制比较低的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述带隙基准电路存在的瞬态响应速度慢和电源抑制比较低问题，提出了一种具有双环路控制的带隙基准电路，同时引入电压预调整技术，有效解决了传统带隙基准电路电源抑制比较低的问题。

本发明的技术方案是：

一种快速瞬态响应高电源抑制比的带隙基准如图2所示，其特征在于，包含带隙基准核心电路(Bandgap Core)、误差放大器(Error Amplifier)、电压预调整电路(Pre-regulator)。

所述带隙基准核心电路由三极管Q1、Q2，MOS管M5，电阻R1、R2、R3、R4、R5构成；所述误差放大器由三极管Q3、Q4，MOS管M1、M2、M3、M4，电容Cc构成；所述电压预调整电路由MOS管M6、M7、M8、M9构成。

其中带隙基准核心电路用于产生与温度成正比的电流；误差放大器用于对带隙基准核心电路的D、E两点的电压差值进行放大，并与带隙基准核心电路一起形成反馈环路；电压预调整电路用于对从电源输入进来供给带隙基准电路的电压vdd进行预稳压。

本发明的双环路控制策略Bandgap包含一个由Widlar基准结构形成的内环，和一个由Kuijk基准结构形成的外环。双环路结构用于改善带隙基准的瞬态响应速度。

Widlar内环部分由图2中的Bandgap Core和Q3、M1、M3构成。Q3、M1、M3、M5、R1、R3、Q2、R5构成Widlar内环的负反馈环路，当某一扰动引起R2、R3两路电流不相等时，其差值被送到Q3管的基极，经过Q3管的放大作用，将此误差转化成电压VEA，由于负反馈的作用，电路将调节两路电流的差值，使之达到相等。

Kuijk外环部分由图2中的Bandgap Core和error Amplifier两部分联合构成，误差放大器通过对D、E两点进行箝位，保证R2、R3两路电流相等。当D、E两点有电压差ΔV时，误差放大器对此差值进行放大，再通过反馈环路对此误差进行调节，由于环路增益中负反馈大于正反馈，因此可以将D、E两点的差值逐渐缩小，直至两者相等。

本发明的电压预调整结构可简化为图3所示，由MOS管M7、M8、M9三个管子构成负反馈环路，用于稳定vdd点的电压，使之不随输入电压vin的变化而变化。

本发明的有益结果：相比图1传统的带隙基准电路，显著改善了带隙基准的负载调整率； 加快了负载瞬态响应的速度，提高了带隙基准电路的电源抑制比。

附图说明

图1为传统的带隙基准电路电路

图2为本发明的快速瞬态响应高电源抑制比的带隙基准

图3为本发明中的电压预调整结构的简化图

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行详细描述。

一种快速瞬态响应高电源抑制比的带隙基准电路如图2所示，包扩带隙基准核心电路(Bandgap Core)、误差放大器(Error Amplifier)、电压预调整电路(Pre-regulator)。