低壓降穩(wěn)壓器和相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及低壓降穩(wěn)壓器和相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于多種電子部件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度的改進(jìn)，使得半導(dǎo)體工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。在極大程度上，集成密度的改進(jìn)源自縮小半導(dǎo)體工藝節(jié)點(例如，朝向20nm以下節(jié)點縮小工藝節(jié)點)。與縮小的尺寸相匹配的是，期望在降低功耗的同時具有更好的即時性(更高的速度)和增強的性能。低壓降(low-dropOUt，LD0)穩(wěn)壓器是在輸入電壓和輸出電壓之間引入小差值的穩(wěn)壓器。至少通過壓降、待機(jī)電流、尺寸和速度來描述LDO的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種器件，包括:放大器級，包括:第一晶體管，所述第一晶體管的控制端子電連接至所述器件的輸出端；及第二晶體管；鏡像電流源，包括:第三晶體管，所述第三晶體管的柵電極電連接至所述第二晶體管的柵電極；以及第四晶體管，所述第四晶體管的漏電極電連接至所述第三晶體管的漏電極；輔助電流源，所述輔助電流源的控制端子電連接至所述第四晶體管的柵電極；下拉級，包括:第五晶體管，所述第五晶體管的柵電極電連接至所述第一晶體管的漏電極；及第六晶體管，所述第六晶體管的柵電極電連接至所述第四晶體管的柵電極；上拉晶體管，所述上拉晶體管的柵電極電連接至所述第五晶體管的漏電極；以及第一電容器，所述第一電容器的第一端子電連接至所述第一晶體管的柵電極。
[0004]在上述器件中，進(jìn)一步包括:交叉耦合對，包括:第七晶體管，所述第七晶體管的柵電極電連接至所述第一晶體管的漏電極；以及第八晶體管，所述第八晶體管的柵電極電連接至所述第二晶體管的漏電極。
[0005]在上述器件中，進(jìn)一步包括:上拉級，包括:第九晶體管，所述第九晶體管的柵電極電連接至所述第一晶體管的漏電極；及第十晶體管，所述第十晶體管的柵電極電連接至所述第四晶體管的柵電極；以及下拉晶體管，所述下拉晶體管的柵電極電連接至所述第十晶體管的漏電極。
[0006]在上述器件中，進(jìn)一步包括:第二電容器，所述第二電容器的第一端子電連接至所述第一晶體管的柵電極，所述第二電容器的第二端子電連接至所述上拉晶體管的柵電極。
[0007]在上述器件中，進(jìn)一步包括:二極管電路，所述二極管電路的第一端子電連接至所述第一晶體管的柵電極。
[0008]在上述器件中，進(jìn)一步包括:檢測器，所述檢測器包括所述上拉晶體管和所述第一電容器。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種方法，包括:(a)經(jīng)歷穩(wěn)壓器的輸出電壓的下降；(b)響應(yīng)于所述下降，通過放大器級驅(qū)動下拉級的第一晶體管；(c)通過鏡像所述放大器級的電流來增加控制電壓；(d)通過所述控制電壓來驅(qū)動所述下拉級的第二晶體管；(e)通過由所述控制電壓所控制的輔助電流源來增大所述放大器級的偏置電流；以及(f)通過由所述下拉級所控制的晶體管來上拉所述輸出電壓。
[0010]在上述方法中，其中:所述(a)的步驟包括在所述放大器級的第三晶體管的控制端子處經(jīng)歷所述下降。
[0011]在上述方法中，其中:所述(a)的步驟包括在所述放大器級的第三晶體管的控制端子處經(jīng)歷所述下降；所述(b)的步驟包括通過所述第一晶體管鏡像所述第三晶體管的電流。
[0012]在上述方法中，其中，所述(C)的步驟包括:通過鏡像電流源的第四晶體管來鏡像所述放大器級的電流；以及增加電連接至所述第四晶體管的二極管電路的電壓。
[0013]在上述方法中，其中，所述(C)的步驟包括:通過鏡像電流源的第四晶體管來鏡像所述放大器級的電流；以及增加電連接至所述第四晶體管的二極管電路的電壓；所述(d)的步驟包括通過所述二極管電路的電壓來驅(qū)動所述第二晶體管；以及所述(e)的步驟包括通過所述二極管電路的電壓來驅(qū)動所述輔助電流源。
[0014]在上述方法中，進(jìn)一步包括:對所述輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較。
[0015]在上述方法中，其中，所述(f)的步驟包括:與由上拉極所控制的晶體管相比，更強地驅(qū)動由所述下拉級所控制的晶體管。
[0016]在上述方法中，進(jìn)一步包括:通過上拉晶體管和電容器檢測所述輸出電壓。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種方法，包括:(a)通過放大器級，將低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較；(b)根據(jù)所述(a)的步驟的比較結(jié)果，通過所述放大器級生成第一電流和第二電流；(C)通過第二級的第一晶體管鏡像所述第一電流，以生成第一鏡像電流；(d)通過鏡像電流源鏡像所述第二電流，以生成第二鏡像電流；Ce)根據(jù)所述第二鏡像電流生成控制電壓；(f)通過所述控制電壓，偏置所述放大器級的輔助電流源；(g)通過所述第二級的第二晶體管鏡像所述第二鏡像電流，以生成第三鏡像電流；以及(h)通過由所述第二級控制的晶體管來調(diào)節(jié)所述輸出電壓，以接近所述參考電壓。
[0018]在上述方法中，其中:所述(g)的步驟包括:在所述輸出電壓的下沖事件期間，生成比所述第一鏡像電流更弱的所述第三鏡像電流；以及所述(h)的步驟包括:通過由下拉級所控制的晶體管來調(diào)節(jié)所述輸出電壓。
[0019]在上述方法中，其中:所述(g)的步驟包括:在所述輸出電壓的過沖事件期間，生成比所述第一鏡像電流更強的所述第三鏡像電流；以及所述(h)的步驟包括:通過由上拉級所控制的晶體管來調(diào)節(jié)所述輸出電壓。
[0020]在上述方法中，其中，所述(f)的步驟包括:在所述輸出電壓的下沖事件期間，通過所述控制電壓導(dǎo)通所述放大器級的所述輔助電流源。
[0021]在上述方法中，其中，所述(e)的步驟包括:通過所述第二鏡像電流流過的二極管電路生成所述控制電壓。
[0022]在上述方法中，其中，所述(e)的步驟包括:通過所述第二鏡像電流流過的二極管電路生成所述控制電壓；所述(g)的步驟包括:在下沖事件期間，通過所述第二晶體管鏡像所述第二鏡像電流，其中，所述第二晶體管的寬度小于所述第一晶體管的寬度。
[0023]在上述方法中，其中，所述(e)的步驟包括:通過所述第二鏡像電流流過的二極管電路生成所述控制電壓。所述(g)的步驟包括:在過沖事件期間，通過所述第二晶體管鏡像所述第二鏡像電流，其中，所述第二晶體管的寬度大于所述第一晶體管的寬度。
[0024]在上述方法中，其中:所述(g)的步驟包括:在所述輸出電壓的下沖事件期間，生成比所述第一鏡像電流更弱的所述第三鏡像電流；以及所述(h)的步驟包括:通過由下拉級所控制的晶體管來調(diào)節(jié)所述輸出電壓；通過電連接至所述晶體管的柵電極和所述晶體管的漏電極的電容器來下拉所述晶體管的柵極電壓。
[0025]在上述方法中，進(jìn)一步包括:通過上拉晶體管和電容器檢測所述輸出電壓。
【附圖說明】
[0026]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中:
[0027]圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的示出了低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的示意圖；
[0028]圖2是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的示出了 LDO的示意圖；
[0029]圖3是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的示出了 LDO的示意圖；
[0030]圖4是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的圖3的LDO的波形圖；
[0031]圖5是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的用于調(diào)節(jié)電壓的方法的流程圖；以及
[0032]圖6是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的用于調(diào)節(jié)電壓的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]以下詳細(xì)地論述本實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用發(fā)明概念。所論述的特定實施例僅示出制造和使用所公開的主題的特定方式，并且不限制不同實施例的范圍。
[0034]下文將根據(jù)具體環(huán)境描述實施例，S卩，具有改進(jìn)面積和速度的低壓降(LDO)穩(wěn)壓器和方法。然而，其它實施例還可以應(yīng)用于其它類型的集成器件。
[0035]在各個附圖和所有的論述中，相同的參考符號表示相同的對象或部件。此外，雖然通過一些附圖可以示出單獨的部件，但這是為了簡單的說明和容易的論述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，這樣的論述和描述可以并且通?？蓱?yīng)用至結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個部件。
[0036]集成LDO穩(wěn)壓器在集成電路(IC)應(yīng)用中具有多個和各種用途。根據(jù)性能指標(biāo)評價LDO穩(wěn)壓器，該性能指標(biāo)包括壓降、待機(jī)電流、負(fù)載調(diào)整率、電源調(diào)整率、最大電流、速度(對現(xiàn)有的變化的響應(yīng)性)以及由于負(fù)載電流的瞬變所導(dǎo)致的輸出電壓改變(例如，下沖和過沖)等。
[0037]在以下公開內(nèi)容中，引入了新型LDO穩(wěn)壓器。該LDO穩(wěn)壓器使用自適應(yīng)動態(tài)偏置電流來提供面積效率和較高的速度。
[0038]圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個實施例的示出了低壓降穩(wěn)壓器(LDO)1的示意圖。晶體管101、102是放大器級100的差分對。通過節(jié)點13處的