專利名稱：快速反應(yīng)電流源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種快速反應(yīng)電流源，尤其涉及一種具有可因應(yīng)負載需求來動態(tài)調(diào)整輸出電流的快速反應(yīng)電流源。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的電壓調(diào)整器(voltagere gulator)中，常見利用反饋電路來鎖定其所要產(chǎn)生的輸出電壓，并在電壓調(diào)整器的輸出端設(shè)置穩(wěn)壓電容來輔助電壓調(diào)整器的穩(wěn)壓能力。其中，穩(wěn)壓電容的設(shè)置，主要是在針對當電壓調(diào)整器所驅(qū)動的負載的需求電流產(chǎn)生急劇的變化時，將其所預(yù)存的電荷轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電流來提供至負載，以維持電壓調(diào)整器的輸出端所 輸出的電壓的穩(wěn)定度。換句話說，要使電壓調(diào)整器能夠承受其負載大的需求電流的變化，是必需要使用大尺寸的穩(wěn)壓電容。這個大尺寸的穩(wěn)壓電容的設(shè)置，則增加了電壓調(diào)整器的成本，并降低了電壓調(diào)整器的反應(yīng)速率。當然，在現(xiàn)有的電壓調(diào)整器中，也存在有不需要穩(wěn)壓電容的設(shè)計。而這一類型的電壓調(diào)整器則需要復(fù)雜的檢測電路，來由電壓調(diào)整器的驅(qū)動輸出端來檢測出其所驅(qū)動的負載的需求電流的動態(tài)變化，并依據(jù)所檢測獲得的負載的需求電流的動態(tài)變化來動態(tài)調(diào)整電壓調(diào)整器所產(chǎn)生的驅(qū)動電流。這種電壓調(diào)整器由于需要復(fù)雜的電流檢測電路，無形中提高了電路的成本以及增加了電流檢測電路所耗去的額外的電流消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種快速反應(yīng)電流源，可隨負載的需求電流的變化來快速地調(diào)整所產(chǎn)生的輸出電流。本發(fā)明提出一種快速反應(yīng)電流源，包括固定電流產(chǎn)生區(qū)塊、第一反饋電容、第一電流緩沖裝置以及第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊。固定電流產(chǎn)生區(qū)塊耦接至第一反饋節(jié)點，以提供第一固定電流流經(jīng)該第一反饋節(jié)點。第一反饋電容耦接于輸出節(jié)點與第一反饋節(jié)點之間，用以于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生下降或上升當中一者的變化時，將輸出節(jié)點的電壓變化耦合至第一反饋節(jié)點。第一電流緩沖裝置耦接至第一反饋節(jié)點，用以產(chǎn)生第一緩沖電流流通第一反饋節(jié)點，并于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生上述的變化時，回應(yīng)于第一反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變第一緩沖電流的電流值大小。第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊，其耦接至第一電流緩沖裝置，用以產(chǎn)生第一輸出電流流通輸出節(jié)點，并于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生上述的變化時，回應(yīng)于第一緩沖電流的對應(yīng)變化，而改變第一輸出電流的電流值大小?；谏鲜?，本發(fā)明藉由電流緩沖裝置以于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生變化時，快速回應(yīng)第一反饋節(jié)點上所發(fā)生的的對應(yīng)電流變化，并藉此改變第一緩沖電流的電流值大小。并且，本發(fā)明另藉由第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊來回應(yīng)第一緩沖電流的電流值大小的變化，以快速調(diào)整第一輸出電流的電流值大小。如此一來，在當快速反應(yīng)電流源的負載的需求電流突然變大時，可以即時提供足夠大的驅(qū)動電流來滿足負載的需求，并在負載的需求電流回復(fù)正常時，可以快速降低所增大的驅(qū)動電流，防止負載上的過電壓(overshoot)的現(xiàn)象。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。


圖I為本發(fā)明的一實施例的快速反應(yīng)電流源100的電路圖。圖2為本發(fā)明的另一實施例的快速反應(yīng)電流源200的電路圖。圖3為本發(fā)明的又一實施例的電壓調(diào)整裝置300的電路圖。
附圖標記100、200、320 :快速反應(yīng)電流源110、210 :固定電流產(chǎn)生區(qū)塊130、140、230、240 :電流緩沖裝置120、150、220 :輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊111,211 :參考電流源112、113、213 :電流鏡FT1、FT2:反饋節(jié)點DOT:輸出節(jié)點IR1、IR2:緩沖電流CT1、CT2:耦合節(jié)點偏壓節(jié)點RDI、RD2 :電阻元件VDDT、GNDT :電壓源節(jié)點IB1、IB2:參考電流IBIASl、IBIAS2、Il :電流源10:固定電流VDD、GND:電壓源頂1、頂2:輸出電流IOUT :負載電流VB1、VB3:電壓MN11、MN12、MNl 3, MN14、MPl I、MP12、MP21、MP22、MN21、MN22、MN31、MN32、MP3 KMP51、MP52、MPB1、MNB2、MNB3 :晶體管 OPAMPl :運算放大器DMl :驅(qū)動晶體管R1、R2:電阻VFB :反饋電壓VIN :輸入電壓
具體實施例方式請參照圖1，圖I為本發(fā)明的一實施例的快速反應(yīng)電流源100的電路圖?？焖俜磻?yīng)電流源100用以提供負載一負載電流I0UT。在此實施例中，快速反應(yīng)電流源100可提供穩(wěn)定且微小的負載電流IOUT的穩(wěn)態(tài)成分，以及能夠迅速地回應(yīng)所連接的負載的電流需求狀態(tài)，而提供高速且大量的負載電流IOUT的瞬間電流成分?？焖俜磻?yīng)電流源100包括固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110，其主要用以提供其他元件運作時所需的穩(wěn)定電壓與電流。此外，快速反應(yīng)電流源100亦包括反饋電容Cl、電流緩沖裝置130以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120，在三者的協(xié)同運作下，可于輸出節(jié)點DOT的電壓因負載急劇增加而下降時，迅速地使負載電流IOUT增加。固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110耦接至反饋節(jié)點FT1，用以提供固定電流IR2流經(jīng)反饋節(jié)點FT1。反饋電容Cl耦接于輸出節(jié)點DOT與反饋節(jié)點FTl之間。在輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生下降變化時，會導致反饋電容Cl馬上流通一瞬間電流流向輸出節(jié)點D0T，而使得反饋節(jié)點FTl的電流瞬間增加。換言之，當輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生下降的變化時，反饋電容Cl可將輸出節(jié)點DOT的電壓變化狀態(tài)耦合至反饋節(jié)點FTI。電流緩沖裝置130則耦接至反饋節(jié)點FTl，并用以產(chǎn)生緩沖電流IRl流通反饋節(jié)點 FTl。在輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生下降變化時，回應(yīng)于反饋節(jié)點FTl上的增加電流，電流緩沖裝置130所產(chǎn)生的緩沖電流IRl的電流值亦會隨之增加。在另一方面，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120通過耦合節(jié)點CTl耦接至電流緩沖裝置130，并能依據(jù)耦合節(jié)點CTl的電壓來產(chǎn)生輸出電流IMl。當反饋節(jié)點FTl上的緩沖電流IRl增加時，耦合節(jié)點CTl上的電壓位準會隨之下降。因此，當輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生下降變化時，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120即可回應(yīng)于緩沖電流IRl的增加，而產(chǎn)生較大的輸出電流IMl。結(jié)果，負載電流IOUT可迅速地增加。綜合上述，在當輸出節(jié)點DOT上的電壓發(fā)生下降變化時，會產(chǎn)生一暫態(tài)電流通過反饋電容Cl。通過電流緩沖裝置130，流經(jīng)反饋節(jié)點FTl上的緩沖電流IRl會迅速地增加，同時亦使得耦合節(jié)點CTl上的電壓位準對應(yīng)地下降。最后，通過輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120，輸出電流頂I的電流值即可迅速地增加，進一步提升負載電流IOUT的電流值。此外，快速反應(yīng)電流源100亦可還包括反饋電容C2、電流緩沖裝置140以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150，在三者的協(xié)同運作下，可于輸出節(jié)點DOT的電壓因負載急劇減少而上升時，迅速地使負載電流IOUT減少。反饋電容C2耦接于輸出節(jié)點DOT與反饋節(jié)點FT2之間，用以于輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生上升的變化時，將輸出節(jié)點DOT的電壓變化狀態(tài)耦合至反饋節(jié)點FT2。電流緩沖裝置140則耦接至反饋節(jié)點FT2，并用以產(chǎn)生緩沖電流IR3流通反饋節(jié)點FT2。在輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生上升變化時，回應(yīng)于反饋節(jié)點FT2上增加的電流，電流緩沖裝置140所產(chǎn)生的緩沖電流IR3的電流值亦會隨之增加。輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150通過耦合節(jié)點CT2耦接至電流緩沖裝置140，并能依據(jù)耦合節(jié)點CT2的電壓來產(chǎn)生輸出電流IM2。當反饋節(jié)點FT2上的緩沖電流IR3增加時，耦合節(jié)點CT2上的電壓位準會隨之上升。因此，當輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生上升變化時，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150即可回應(yīng)于緩沖電流IR3的增加，而產(chǎn)生較大的輸出電流IM2。結(jié)果，負載電流IOUT可迅速地減少。綜合上述，在當輸出節(jié)點DOT上的電壓發(fā)生上升變化時，會產(chǎn)生一暫態(tài)電流通過反饋電容C2。通過電流緩沖裝置140，流經(jīng)反饋節(jié)點FT2上的緩沖電流IR3會迅速地增加，同時耦合節(jié)點CT2上的電壓位準會對應(yīng)地上升。最后，通過輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150，輸出電流頂2的電流值即可迅速地增加，進一步降低負載電流IOUT的電流值。
此實施例的一獨特特征在于采用電流緩沖裝置130來感應(yīng)反饋節(jié)點FTl的電流變化，以及采用電流緩沖裝置140來感應(yīng)反饋節(jié)點FT2的電流變化。采用電流緩沖裝置130與140來感應(yīng)反饋節(jié)點FTl與FT2的電流變化的主要原因在于電流緩沖裝置具有低輸入阻抗、高輸出阻抗、以及高增益的特點。因此，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓發(fā)生變化時，電流緩沖裝置130所輸出的緩沖電流IRl或電流緩沖裝置140所輸出的緩沖電流IR3可以快速地變化，且變化幅度夠大。連帶著，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120的輸出電流Ml或輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150的輸出電流頂2可以迅速地改變大小。結(jié)果，負載電流IOUT就可以迅速地隨著負載的變化來改變。值得注意的是，于此實施例的快速反應(yīng)電流源100中，是采用反饋電容Cl、電流緩沖裝置130以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120的一部分電路來因應(yīng)負載急劇增加的情況，以及同時采用反饋電容C2、電流緩沖裝置140以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150的另一部分電路來因應(yīng) 負載急劇減少的情況。然而，本發(fā)明不限于此。實際上可根據(jù)設(shè)計需求而僅采用其中一部分電路，并搭配其他的輸出電路來產(chǎn)生負載電流。以下進一步利用各種實施例來詳述快速反應(yīng)電流源100內(nèi)部各元件的詳細架構(gòu)
與操作。圖I亦顯示電流緩沖裝置130的細部架構(gòu)的一較佳實施例。于此實施例中，電流緩沖裝置130可由晶體管麗31來簡單地建構(gòu)而成，但不限于此。晶體管麗31的控制端(柵極)耦接至固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110以接收固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110的穩(wěn)壓節(jié)點BTl上的電壓VBl0此外，晶體管麗31的源/漏極耦接至反饋節(jié)點FT1，而漏/源極則耦接至輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120。在此連接關(guān)系下，晶體管麗31所產(chǎn)生的緩沖電流IRl是依據(jù)電壓VBl以及反饋節(jié)點FTl上的電壓來決定。而由于穩(wěn)壓節(jié)點BTl上的電壓VBl是穩(wěn)定的，因此緩沖電流IRl是回應(yīng)于反饋節(jié)點FTI上的電壓變化來進行改變。因此，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓下降而導致反饋節(jié)點FTl上的電壓對應(yīng)下降時，晶體管MN31所輸出的緩沖電流IRl可以對應(yīng)地增加。圖I亦顯示電流緩沖裝置140的一細部架構(gòu)的一較佳實施例，與電流緩沖裝置130類似，電流緩沖裝置140是利用緩沖晶體管MP31來簡單地建構(gòu)而成，但不限于此。緩沖晶體管MP31柵極耦接至固定電流源區(qū)塊110內(nèi)的穩(wěn)壓節(jié)點BT2，以接收穩(wěn)壓節(jié)點BT2所提供的電壓VB3，其源/漏極耦接至反饋節(jié)點FT2，以及其漏/源極耦接至輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150中的耦合結(jié)點CT2。如此一來，電流緩沖裝置140可依據(jù)電壓VB3與反饋節(jié)點FT2上的電壓來產(chǎn)生緩沖電流IR3。結(jié)果，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓上升而導致反饋節(jié)點FT2上的電壓對應(yīng)地上升時，晶體管MP31所輸出的緩沖電流IR3可以對應(yīng)地增加。圖I亦顯示輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120的細部架構(gòu)的一實施例。輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120較佳可由一偏壓電流源來實現(xiàn)，但不限于此。偏壓電流源設(shè)計為依據(jù)一偏壓節(jié)點BBl的電壓來產(chǎn)生輸出電流IMl，其中的偏壓節(jié)點BBl的電壓依據(jù)耦合節(jié)點CTl的電壓而決定。偏壓電流源通?？砂ㄒ黄珘貉b置以及一電流輸出裝置。較佳地，偏壓裝置通過偏壓節(jié)點BBl與電流輸出裝置相耦接，以及通過耦合節(jié)點與CTl與電流緩沖裝置130相耦接。偏壓裝置用以反饋耦合節(jié)點CTl上的電壓，以在偏壓節(jié)點BBl產(chǎn)生提供至輸出晶體管MP22的偏壓電壓。繼而電流輸出裝置可依據(jù)偏壓節(jié)點BBl所接收的偏壓電壓來產(chǎn)生輸出電流頂I流經(jīng)輸出節(jié)點DOT。
具體一點來說明，偏壓裝置譬如可由一偏壓晶體管MP21來構(gòu)成，電流輸出裝置則可由一輸出晶體管MP22所構(gòu)成，但不限于此。輸出晶體管MP22的柵極可耦接至偏壓節(jié)點BB1，源/漏極可耦接至電壓源節(jié)點VDDT以接收電壓源VDD，以及漏/源極可耦接至輸出節(jié)點DOT。另外，偏壓晶體管MP21的柵極可耦接至偏壓節(jié)點BB1，源/漏極可耦接至電壓源節(jié)點VDDT，以及漏/源極可耦接至耦合節(jié)點CTl。在此配置下，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓下降而導致耦合節(jié)點CTl上的電壓位準隨之下降時，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120即可產(chǎn)生較大的輸出電流頂1。值得注意的是，在晶體管MP21與偏壓節(jié)點BBl的耦接路徑上，還可以串接電阻元件RD1。電阻元件RDl可以防止偏壓晶體管MP21的柵極上的電壓，會隨著耦合節(jié)點CTl的電壓即時地進行改變，并致使偏壓晶體管MP21增加其所產(chǎn)生的電流來對晶體管MP22的柵極充電，而抑制輸出晶體管MP22提供輸出電流IMl的能力。 此外，圖I亦顯示輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150的細部架構(gòu)的一實施例。于此實施例中，與輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊120類似，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150包括由偏壓晶體管麗22、輸出晶體管麗21所構(gòu)成的偏壓電流源。偏壓晶體管麗22用以建構(gòu)偏壓電流源中的偏壓裝置。偏壓晶體管麗22的柵極耦接至偏壓節(jié)點BB2，其源/漏極耦接至電壓源節(jié)點GNDT以接收電壓源GND，以及其漏/源極耦接至耦合節(jié)點CT2，其中，偏壓節(jié)點BB2還連接至耦合節(jié)點CT2。晶體管MN21則為輸出晶體管，晶體管MN21的柵極耦接至偏壓節(jié)點BB2，其源/漏極耦接至電壓源節(jié)點GNDT，以及其漏/源極耦接至輸出節(jié)點DOT。在此配置下，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓上升而導致耦合節(jié)點CT2上的電壓位準隨之上升時，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊150即可產(chǎn)生較大的輸出電流IM2。此外，在偏壓晶體管麗22與偏壓節(jié)點BB 2的耦接路徑上，還可以串接電阻元件RD2。電阻元件RD2可以防止偏壓晶體管麗22的柵極上的電壓，會隨著耦合節(jié)點CT2的電壓即時地進行改變，并致使偏壓晶體管MN22增加其所產(chǎn)生的電流來對輸出晶體管MN21的柵極充電，而抑制輸出晶體管MN21提供輸出電流IM2的能力。另一方面，圖I亦顯示固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110的細部架構(gòu)的一實施例。于此實施例中，固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110包括參考電流源111、由晶體管麗11、麗13及麗32所形成的電流鏡113，以及電流源II。參考電流源111分別產(chǎn)生參考電流IBl及IB2。晶體管麗11、麗13及麗32所形成的電流鏡113耦接至參考電流源111及反饋節(jié)點FT1。其中，晶體管麗11及麗13分別接收參考電流IBl及IB2，而晶體管麗32則鏡射晶體管麗13所接收的參考電流IB2以產(chǎn)生固定電流IR2，并使固定電流IR2流通至反饋節(jié)點FT1。參考電流源111譬如可包括電流源IBIASl及IBIAS2，其中電流源IBIASl產(chǎn)生參考電流IBl并提供參考電流IBl至晶體管麗11及麗12，電流源IBIAS2則產(chǎn)生參考電流IB2并提供參考電流IB2至晶體管麗13。此外，固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110還耦接至反饋節(jié)點FT2，固定電流產(chǎn)生區(qū)塊110并提供固定電流IO流經(jīng)反饋節(jié)點FT2。固定電流IO譬如可由電流源Il與晶體管MP11、MP12所構(gòu)成的電流鏡112所提供。圖2為本發(fā)明的另一實施例的快速反應(yīng)電流源200的電路圖?？焖俜磻?yīng)電流源200包括固定電流產(chǎn)生區(qū)塊210、反饋電容Cl、C2、電流緩沖裝置230、240以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220?？焖俜磻?yīng)電流源200與圖I的快速反應(yīng)電流源100的主要差異在于電流緩沖裝置230、240改以串聯(lián)方式耦接，并且兩者控制同一個輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220來產(chǎn)生輸出電流頂1。固定電流產(chǎn)生區(qū)塊210包括參考電流源211、由晶體管麗11、麗12、麗13、麗14及MNB3所形成的電流鏡213。本實施例中的固定電流產(chǎn)生區(qū)塊210的動作方式與前一實施例的相類似，在此為簡明起見不多作贅述。而與快速反應(yīng)電流源100類似，反饋電容Cl、電流緩沖裝置230以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220三者協(xié)同運作下，以于輸出節(jié)點DOT的電壓因負載急劇增加而下降時，迅速地使負載電流IOUT增加。 具體言之，反饋電容Cl耦接于輸出節(jié)點DOT與反饋節(jié)點FTl之間，在當輸出節(jié)點DOT上的電壓發(fā)生下降的變化時，通過反饋電容Cl可以將輸出節(jié)點DOT的另一電壓變化耦合至反饋節(jié)點FTl。電流緩沖裝置230則耦接在耦合節(jié)點CTl以及反饋節(jié)點FTl間。電流緩沖裝置230用以產(chǎn)生緩沖電流IRl，并于輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生下降變化時，回應(yīng)于反饋節(jié)點FTl的對應(yīng)電流變化，來改變緩沖電流IRl的電流值大小。另外，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220還通過電流緩沖裝置240而耦接至電流緩沖裝置230，并用以于輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生變化時，回應(yīng)于緩沖電流IRl的對應(yīng)變化，而改變其所產(chǎn)生的輸出電流頂I的電流值大小。另一方面，反饋電容C2、電流緩沖裝置240以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220三者協(xié)同運作下，以于輸出節(jié)點DOT的電壓因負載急劇減少而增加時，迅速地使負載電流IOUT降低。具體言之，反饋電容C2耦接于輸出節(jié)點DOT與反饋節(jié)點FT2之間，在當輸出節(jié)點DOT上的電壓發(fā)生上升的變化時，通過反饋電容C2可以將輸出節(jié)點DOT的另一電壓變化耦合至反饋節(jié)點FT2。電流緩沖裝置240耦接于反饋節(jié)點FT2與電流緩沖裝置230之間。電流緩沖裝置240用以產(chǎn)生緩沖電流IR2以流通反饋節(jié)點FT2，并于輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生上升變化時，回應(yīng)于反饋節(jié)點FT2所對應(yīng)發(fā)生的電流變化，來改變緩沖電流IR2的電流值大小。另外，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220還耦接至電流緩沖裝置240，并用以于輸出節(jié)點DOT的電壓發(fā)生變化時，回應(yīng)于緩沖電流IR2的對應(yīng)變化，而改變其所產(chǎn)生的輸出電流頂1的電流值大小。圖2亦顯示電流緩沖裝置230及240的細部架構(gòu)的一較佳實施例。在本實施例中，電流緩沖裝置230及240分別由緩沖晶體管MNB2以及MPBl來建構(gòu)，但不限于此。緩沖晶體管MNB2的柵極耦接至固定電流產(chǎn)生區(qū)塊210內(nèi)的穩(wěn)壓節(jié)點BT1，其源/漏極耦接至反饋節(jié)點FT1，其漏/源極耦接至輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220。在此配置下，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓下降而導致反饋節(jié)點FTl上的電壓對應(yīng)下降時，晶體管MNB2所輸出的緩沖電流IRl可以對應(yīng)地增加。緩沖晶體管MPBl具有柵極耦接至固定電流產(chǎn)生區(qū)塊210內(nèi)的穩(wěn)壓節(jié)點BT2，其源/漏極耦接至反饋節(jié)點FT2，以及其漏/源極耦接至輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220。在此配置下，一旦輸出節(jié)點DOT上的電壓上升而導致反饋節(jié)點FT2上的電壓對應(yīng)上升時，晶體管MPB2所輸出的緩沖電流IR2可以對應(yīng)地增加。圖2亦顯示輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220的細部架構(gòu)的一較佳實施例。在此實施例中，輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊220則包括由輸出晶體管MP52建構(gòu)的電流輸出裝置以及由偏壓晶體管MP51建構(gòu)的偏壓裝置來組成的偏壓電流源，但不限于此。由輸出晶體管MP52建構(gòu)的電流輸出裝置，是用以依據(jù)偏壓節(jié)點BBl的電壓來產(chǎn)生輸出電流頂1，且使輸出電流頂1流經(jīng)輸出節(jié)點DOT。而偏壓晶體管MP51建構(gòu)的偏壓裝置，則用以反饋耦合節(jié)點CTl的電壓，以對偏壓節(jié)點BBl進行偏壓。關(guān)于連接關(guān)系，輸出晶體管MP52的柵極耦接至偏壓節(jié)點BB1，其源/漏極耦接至電壓源節(jié)點VDDT以接收電壓源VDD，其漏/源極耦接至輸出節(jié)點DOT。偏壓晶體管MP51的柵極則耦接至偏壓節(jié)點BBl，其源/漏極耦接至電壓源節(jié)點VDDT以接收電壓源VDD，其漏/源極耦接至耦合節(jié)點CTI。其中，偏壓節(jié)點BBl與耦合節(jié)點CTl是相互耦接的。另外，在電流輸出裝置與偏壓裝置間還可串接電阻元件RD1。仔細一點來說明，電阻元件RDl是串接在偏壓晶體管MP51的柵極與偏壓節(jié)點BBl間。電阻元件RDl可以防止偏壓晶體管MP51的柵極上的電壓的改變致使偏壓晶體管MP51增加其所產(chǎn)生的電流來對輸出晶體管MP52的柵極充電，而抑制輸出晶體管MP52提供輸出電流IMl的能力。接著請參照圖3，圖3為本發(fā)明的又一實施例的電壓調(diào)整裝置300的電路圖。電壓調(diào)整裝置300包括運算放大器0PAMP1、驅(qū)動晶體管DMl以及快速反應(yīng)電流源320。運算放大器OPAMPl —輸入端接收輸入電壓VIN，其另一輸入端接收反饋電壓VFB。另外，輸入電壓VIN可以由所謂的能帶隙(band gap)電壓產(chǎn)生電路來提供，如此一來，可以使電壓調(diào)整裝置300所產(chǎn)生的輸出電壓更為穩(wěn)定(與環(huán)境溫度的變化無關(guān))。驅(qū)動晶體管DMl的控制端(柵極)耦接至運算放大器OPAMPl的輸出端，且驅(qū)動晶體管DMl的一端耦接至電源電壓VDD，而另一端則耦接至分壓電路310。分壓電路310耦接在電壓調(diào)整裝置300的驅(qū)動輸出端DOT以及運算放大器OPAMPl間。其中，分壓電路310用以 分壓驅(qū)動輸出端DOT上的電壓以產(chǎn)生反饋電壓VFB。分壓電路310譬如可包括串接的電阻Rl及R2，并藉以將驅(qū)動輸出端DOT上的電壓進行分壓來產(chǎn)生反饋電壓VFB。請?zhí)貏e注意，快速反應(yīng)電流源320跨接在驅(qū)動晶體管DMl的兩個端點(耦接電壓源VDD的端點及其耦接分壓電路310的端點間)。其中的快速反應(yīng)電流源320可以利用本發(fā)明的實施例的快速反應(yīng)電流源100或200的其中之一來建構(gòu)，并輔助電壓調(diào)整裝置300所需要產(chǎn)生的負載電流I0UT。而關(guān)于快速反應(yīng)電流源100及300的動作細節(jié)在前述關(guān)于圖I及圖2的實施方式及實施例的說明都有清楚的介紹，以下恕不多贅述。綜上所述，利用在快速反應(yīng)電流源的輸出端建構(gòu)反饋電容以將輸出端上的負載因電流需求的改變而產(chǎn)生電壓變化的狀態(tài)進行反饋，并藉由電流緩沖裝置在對應(yīng)負載的需求電流的瞬間增大或減小的狀態(tài)，來進行充電或放電的動作。如此一來，快速反應(yīng)電流源可以動態(tài)地依據(jù)負載的電流需求來增加或抑制所提供的輸出電流，以快速且穩(wěn)定的符合負載的需求。雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，當可作些許更動與潤飾，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.ー種快速反應(yīng)電流源，包括 一固定電流產(chǎn)生區(qū)塊，耦接至一第一反饋節(jié)點，以提供一第一固定電流流經(jīng)該第一反饋節(jié)點； 一第一反饋電容，耦接于ー輸出節(jié)點與該第一反饋節(jié)點之間，用以于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生下降或上升當中一者的變化時，將該輸出節(jié)點的電壓變化耦合至該第一反饋節(jié)點； 一第一電流緩沖裝置，其耦接至該第一反饋節(jié)點，用以產(chǎn)生第一緩沖電流流通該第一反饋節(jié)點，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化時，回應(yīng)于該第一反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第一緩沖電流的電流值大??；以及 一第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊，其耦接至該第一電流緩沖裝置，用以產(chǎn)生一第一輸出電流流通該輸出節(jié)點，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化時，回應(yīng)于該第一緩沖電流的對應(yīng)變化，而改變該第一輸出電流的電流值大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一電流緩沖裝置還耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第一穩(wěn)壓節(jié)點，用以依據(jù)該第一穩(wěn)壓節(jié)點的電壓與該第一反饋節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一緩沖電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一電流緩沖裝置包括 一第一緩沖晶體管，其具有一柵極耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第一穩(wěn)壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至該第一反饋節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一電流緩沖裝置于ー第一耦合節(jié)點處與該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊相耦接，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化時，回應(yīng)該第一反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第一耦合節(jié)點的電壓位準。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊包括一第一偏壓電流源，用以依據(jù)一第一偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一輸出電流，其中該第一偏壓節(jié)點的電壓依據(jù)該第一耦合節(jié)點的電壓而定。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊包括一第一偏壓電流源，該第一偏壓電流源包括 一第一電流輸出裝置，其耦接至一第一偏壓節(jié)點與該輸出節(jié)點，用以依據(jù)該第一偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該輸出電流流經(jīng)該輸出節(jié)點；以及 一第一偏壓裝置，其通過該第一偏壓節(jié)點與該第一電流輸出裝置相耦接，以及通過ー第一耦合節(jié)點與該第一電流緩沖裝置相耦接，用以反饋該第一耦合節(jié)點的電壓，以對該第一偏壓節(jié)點進行偏壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一電流輸出裝置包括一第一輸出晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第一電壓源節(jié)點，以及第ニ源/漏極耦接至該輸出節(jié)點。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一偏壓裝置包括一第一偏壓晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第一電壓源節(jié)點，以及第ニ源/漏極耦接至該第一耦合節(jié)點，其中該第一偏壓節(jié)點還連接至該第一耦合節(jié)點。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一偏壓電流源還包括 一第一電阻元件，其耦接于該第一偏壓晶體管的柵極與該第一偏壓節(jié)點之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊包括一參考電流源，用以產(chǎn)生至少ー參考電流；以及 一第一電流鏡，其耦接至該參考電流源與該第一反饋節(jié)點，以依據(jù)該至少一參考電流產(chǎn)生該第一固定電流流通該第一反饋節(jié)點。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊還耦接至一第ニ反饋節(jié)點，以提供一第二固定電流流經(jīng)該第二反饋節(jié)點，該快速反應(yīng)電流源還包括 一第二反饋電容，耦接于該輸出節(jié)點與該第二反饋節(jié)點之間，用以于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生下降或上升當中另ー者的變化時，將該輸出節(jié)點的另ー電壓變化耦合至該第二反饋節(jié)點； 一第二電流緩沖裝置，其耦接至該第二反饋節(jié)點，用以產(chǎn)生第二緩沖電流流通該第二反饋節(jié)點，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該另ー變化時，回應(yīng)于該第二反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第二緩沖電流的電流值大??；以及 一第二輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊，其耦接至該第二電流緩沖裝置，用以產(chǎn)生第二輸出電流流通該輸出節(jié)點，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該另ー變化時，回應(yīng)于該第二緩沖電流的對應(yīng)變化，而改變該第二輸出電流的電流值大小。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與該第二電流緩沖裝置還分別耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第一與一第二穩(wěn)壓節(jié)點，分別用以依據(jù)該第一穩(wěn)壓節(jié)點的電壓與該第一反饋節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一緩沖電流，以及依據(jù)該第二穩(wěn)壓節(jié)點的電壓與該第二反饋節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第二緩沖電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快速反應(yīng)電流源，其中 該第一電流緩沖裝置包括 一第一緩沖晶體管，其具有一柵極耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的該第一穩(wěn)壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至該第一反饋節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊； 該第二電流緩沖裝置包括 一第二緩沖晶體管，其具有一柵極耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第二穩(wěn)壓節(jié)點，第二源/漏極耦接至該第二反饋節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第二輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快速反應(yīng)電流源，其中 該第一電流緩沖裝置于ー第一耦合節(jié)點處與該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊相耦接，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化時，回應(yīng)該第一反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第一耦合節(jié)點的電壓位準，以及 該第二電流緩沖裝置于ー第二耦合節(jié)點處與該第二輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊相耦接，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生不同于該變化的ー另ー變化時，回應(yīng)該第二反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第二耦合節(jié)點的電壓位準。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與第二輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊分別包括第一與第二偏壓電流源，分別用以依據(jù)該第一偏壓節(jié)點與一第二偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一與第二輸出電流，其中該第一與第二偏壓節(jié)點的電壓分別依據(jù)該第一與第二耦合節(jié)點的電壓而定，其中該第二偏壓節(jié)點耦接至該第二耦合節(jié)點。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與第二輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊分別包括一第一與一第二偏壓電流源，該第一偏壓電流源包括 一第一電流輸出裝置，其耦接至一第一偏壓節(jié)點與該輸出節(jié)點，用以依據(jù)該第一偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該輸出電流流經(jīng)該輸出節(jié)點；以及 一第一偏壓裝置，其通過該第一偏壓節(jié)點與該第一電流輸出裝置相耦接，以及通過ー第一耦合節(jié)點與該第一電流緩沖裝置相耦接，用以反饋該第一耦合節(jié)點的電壓，以對該第一偏壓節(jié)點進行偏壓，以及 該第二偏壓電流源包括 一第二電流輸出裝置，其耦接至一第二偏壓節(jié)點與該輸出節(jié)點，用以依據(jù)該第二偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該輸出電流流經(jīng)該輸出節(jié)點；以及 一第二偏壓裝置，其通過該第二偏壓節(jié)點與該第二電流輸出裝置相耦接，以及通過ー第二耦合節(jié)點與該第二緩沖裝置相耦接，用以反饋該第二耦合節(jié)點的電壓，以對該第二偏壓節(jié)點進行偏壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的快速反應(yīng)電流源，其中 該第一電流輸出裝置包括 一第一輸出晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第ー電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該輸出節(jié)點； 該第二電流輸出裝置包括 一第二輸出晶體管，其具有一柵極耦接至該第二偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第ニ電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該輸出節(jié)點。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的快速反應(yīng)電流源，其中 該第一偏壓裝置包括 一第一偏壓晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第ー電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一耦合節(jié)點，其中該第一偏壓節(jié)點還連接至該第一I禹合節(jié)點；以及 一第二偏壓晶體管，其具有一柵極耦接至該第二偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第ニ電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第二耦合節(jié)點，其中該第二偏壓節(jié)點還連接至該第二耦合節(jié)點。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與第二偏壓電流源分別還包括第一電阻元件，耦接于該第一偏壓晶體管的柵極與該第一偏壓節(jié)點之間，以及第ニ電阻元件，耦接于該第二偏壓晶體管的柵極與該第二偏壓節(jié)點之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快速反應(yīng)電流源，其中該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊包括 一參考電流源，用以產(chǎn)生至少ー參考電流； 一第一電流鏡，其耦接至該參考電流源與一第一反饋節(jié)點，以依據(jù)該至少一參考電流產(chǎn)生該第一固定電流流通該第一反饋節(jié)點；以及 一第二電流鏡，其耦接至該參考電流源與一第二反饋節(jié)點，以依據(jù)該至少一參考電流產(chǎn)生該第二固定電流流通該第ニ反饋節(jié)點。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的快速反應(yīng)電流源，其中還包括 一第二反饋電容，耦接于該輸出節(jié)點與一第二反饋節(jié)點之間，用以于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生下降或上升當中另ー者的變化時，將該輸出節(jié)點的另ー電壓變化耦合至該第二反饋節(jié)點；以及 一第二電流緩沖裝置，其耦接于該第二反饋節(jié)點與該第一電流緩沖裝置之間，用以產(chǎn)生第二緩沖電流流通該第二反饋節(jié)點，并于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該另ー變化時，回應(yīng)于該第二反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第二緩沖電流的電流值大小， 其中該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊還耦接至該第二電流緩沖裝置，用以于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該另ー變化時，回應(yīng)于該第二緩沖電流的對應(yīng)變化，而改變該第一輸出電流的電流值大小。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與第二電流緩沖裝置還分別耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的第一與第二穩(wěn)壓節(jié)點，分別用以依據(jù)該第一穩(wěn)壓節(jié)點的電壓與該第一反饋節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一緩沖電流，以及依據(jù)該第二穩(wěn)壓節(jié)點的電壓與該第二反饋節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第二緩沖電流。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的快速反應(yīng)電流源，其中 該第一電流緩沖裝置包括 一第一緩沖晶體管，其具有一柵極耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第一穩(wěn)壓節(jié)點，第二源/漏極耦接至該第一反饋節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊； 該第二電流緩沖裝置包括 一第二緩沖晶體管，其具有一柵極耦接至該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊內(nèi)的一第二穩(wěn)壓節(jié)點，第二源/漏極耦接至該第二反饋節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一與第二電流緩沖裝置還皆于一第一耦合節(jié)點處與該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊相耦接，井分別于該輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化與該另ー變化時，回應(yīng)該第一與第二反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變該第一偏壓節(jié)點的電壓位準。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊包括一第一偏壓電流源，用以依據(jù)一第一偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該第一輸出電流，其中該第一偏壓節(jié)點的電壓依據(jù)該第一耦合節(jié)點的電壓而定。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊包括一第一偏壓電流源，該第一偏壓電流源包括 一第一電流輸出裝置，其耦接至一第一偏壓節(jié)點與該輸出節(jié)點，用以依據(jù)該第一偏壓節(jié)點的電壓來產(chǎn)生該輸出電流流經(jīng)該輸出節(jié)點；以及 一第一偏壓裝置，其通過該第一偏壓節(jié)點與該第一電流輸出裝置相耦接，通過ー第一耦合節(jié)點而與該第一與第二緩沖裝置相耦接，用以反饋該第一耦合節(jié)點的電壓，以對該第一偏壓節(jié)點進行偏壓。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一電流輸出裝置包括一第一輸出晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第一電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該輸出節(jié)點。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一偏壓裝置包括一第一偏壓晶體管，其具有一柵極耦接至該第一偏壓節(jié)點，第一源/漏極耦接至一第一電壓源節(jié)點，以及第二源/漏極耦接至該第一耦合節(jié)點，其中該第一偏壓節(jié)點還連接至該第一耦合節(jié)點。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的快速反應(yīng)電流源，其中該第一偏壓電流源還包括 一第一電阻元件，其耦接于該第一偏壓晶體管的柵極與該第一偏壓節(jié)點之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的快速反應(yīng)電流源，其中該固定電流產(chǎn)生區(qū)塊包括 一參考電流源，用以產(chǎn)生至少ー參考電流；以及 一第一電流鏡，其耦接至該參考電流源與一第一反饋節(jié)點，以依據(jù)該至少一參考電流產(chǎn)生該第一固定電流流通該第一反饋節(jié)點。
全文摘要
一種快速反應(yīng)電流源，可以快速地回應(yīng)負載的電流需求來提供輸出電流，包括固定電流產(chǎn)生區(qū)塊、反饋電容、電流緩沖裝置以及輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊。固定電流產(chǎn)生區(qū)塊提供固定電流。反饋電容用以將輸出節(jié)點的電壓變化耦合至反饋節(jié)點。電流緩沖裝置用以產(chǎn)生緩沖電流流通反饋節(jié)點，并于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生該變化時，回應(yīng)于反饋節(jié)點的對應(yīng)電流變化，而改變緩沖電流的電流值大小。輸出電流產(chǎn)生區(qū)塊用以產(chǎn)生輸出電流流通輸出節(jié)點，并于輸出節(jié)點的電壓發(fā)生變化時，回應(yīng)于緩沖電流的對應(yīng)變化，而改變該輸出電流的電流值大小。
文檔編號G05F1/56GK102841624SQ20111017432
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者胡敏弘, 黃秋皇 申請人:聯(lián)詠科技股份有限公司