一種快速恢復電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種快速恢復電路，適用于連接到受控電路的一個端口以使該端口的電壓快速脫離無效區(qū)域，所述快速恢復電路包括第一MOS管、第二MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一MOS管的源極和漏極其中一個與所述電流注入節(jié)點連接，另一個與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點，所述第二MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點相連接。
【專利說明】一種快速恢復電路
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可讓電路的一個端口的電壓脫離無效區(qū)域的快速恢復電路。
【背景技術】
[0002]在模擬集成電路中，特別是開關電源芯片中，通常會用到誤差放大器和比較器。誤差放大器的作用是根據(jù)正相輸入端與反相輸入端的電壓值，調整誤差放大器的控制電壓來改變輸出電壓，使正、反輸入端近似相等。比較器的作用是判斷正相和反相輸入端電壓值的高低,并通過輸出電平的高低來表示。
[0003]誤差放大器在輸入端不斷變化的同時，其控制電壓也在相應地調整。若是在某個狀態(tài)下，誤差放大器的控制電壓進入了無效的區(qū)域，則當下個狀態(tài)來臨時，誤差放大器尚未從無效的區(qū)域恢復，會使響應速度變慢，導致輸出電壓失控。
[0004]比較器的輸出級的輸出電壓通常只有高和低兩種，輸出級輸出電壓由高到低翻轉時的輸出級的輸入電壓稱為翻轉電壓。比較器的延遲很大一部分是來自于輸入電壓與翻轉電壓的壓差。
[0005]上述電壓落入無效區(qū)域的問題在其它電路中也存在。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種快速恢復電路，可讓電路的一個端口的電壓脫離無效區(qū)域。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種快速恢復電路，適用于連接到一受控電路的一個端口以使該端口的電壓快速脫離無效區(qū)域。所述快速恢復電路包括第一MOS管、第二MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一 MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一 MOS管的源極和漏極其中一個與所述電流注入節(jié)點連接，另一個與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二 MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點，所述第二 MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點相連接。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，所述電流源包括第三MOS管以及與第三MOS管的柵極相連接的偏置電壓，所述第三MOS管的源極和漏極其中一個連接所述電流注入節(jié)點，另一個連接所述第一電源端或第二電源端。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中，所述第一 MOS管和所述第二 MOS管均為NMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第二電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點相連接。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，所述第三MOS管為PMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第一電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，所述第一 MOS管和所述第二 MOS管均為PMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第一電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點相連接。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，所述第三MOS管為NMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第二電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點。
[0013]本發(fā)明另提出一種誤差放大器，在該誤差放大器的輸出端連接有如前所述的快速恢復電路。
[0014]本發(fā)明另提出一種比較器，在該比較器的輸出端連接有如前所述的快速恢復電路。
[0015]本發(fā)明的快速恢復電路的優(yōu)點在于限制某點電壓的最大(最小)電壓值，以實現(xiàn)電路的快速恢復，提高瞬態(tài)響應的能力。本發(fā)明的快速恢復電路結構簡單，不會明顯增加電路復雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為讓本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作詳細說明，其中:
[0017]圖1示出本發(fā)明一實施例的快速恢復電路圖。
[0018]圖2示出本發(fā)明一實施例的電流源結構。
[0019]圖3示出本發(fā)明另一實施例的快速恢復電路圖。
[0020]圖4示出本發(fā)明一實施例的應用快速恢復電路的誤差放大器電路圖。
[0021]圖5示出本發(fā)明一實施例的應用快速恢復電路的比較器電路圖。
【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的實施例描述一種適用于快速恢復電路，該電路可連接到受控電路的一個端口(通常是輸出端)，檢測該端口的電壓，當檢測該電壓超出容許范圍而進入無效區(qū)域時，以上拉或下拉的方式使該電壓快速脫離無效區(qū)域。這一快速恢復電路實質上是一種最低或最高電壓限幅電路。本發(fā)明的受控電路包括但不限于，誤差放大器、比較器。
[0023]圖1示出本發(fā)明一實施例的快速恢復電路圖。參照圖1所示，該電路通過檢測需要限幅的端口，當檢測到電壓過低時，向端口注入電流，以避免電壓進一步降低。快速恢復電路100具有輸入端101、第一電源端VDD、第二電源端GND及電流注入節(jié)點102?？焖倩謴碗娐?00包括檢測NMOS管103、上拉NMOS管104及電流源105。輸入端101連接到需要限幅的端口，例如誤差放大器或比較器的一個端。NMOS管103的柵極連接到輸入端101，用來檢測需要限幅的端口。NMOS管103的漏極連接電流注入節(jié)點102，NM0S管103的源極連接第二電源端GND。上拉NMOS管104用來向需要限幅的端口注入電流。上拉NMOS管104的柵極和漏極均連接電流注入節(jié)點102，上拉NMOS管104的源極連接輸入端101。電流源105產生偏置電流，并連接電流注入節(jié)點102。在本實施例中，該電流源105可以包括一 PMOS管106、與PMOS管106柵極相連接的偏置電壓VBS，PM0S管106的源極與第一電源端VDD相連接，如圖2所示。
[0024]當輸入端101的電壓遠大于檢測NMOS管103的閾值電壓時，檢測NMOS管103的導通能力強于電流源105，電流注入節(jié)點102的電壓接近0，上拉NMOS管104不工作，沒有電流注入到輸入端101。當輸入端101的電壓下降到接近、等于甚至小于檢測NMOS管103的閾值電壓時，由于檢測NMOS管103的導通能力減弱，電流注入節(jié)點102的電壓慢慢上升。當電流注入節(jié)點102的電壓上升至比輸入端101高一個NMOS管104的閾值電壓時，NMOS管104導通，使得電流源105的電流經向NMOS管104輸入端101注入，阻止輸入端101的電壓繼續(xù)降低。
[0025]用PMOS管來替換上述NMOS管可實現(xiàn)最高電壓限幅功能的快速恢復電路。因此本發(fā)明的實施例可以使用MOS管(PM0S管或NMOS管)來組成快速恢復電路。
[0026]圖3示出本發(fā)明又一實施例的快速恢復電路圖。參照圖3所示，該電路通過檢測需要限幅的端口，當檢測到電壓過高時，向端口注入電流，以避免電壓進一步降低?？焖倩謴碗娐?00具有輸入端201、第一電源端VDD、第二電源端GND和電流注入節(jié)點202，并包括檢測PMOS管203、下拉PMOS管204以及作為電流源的NMOS管205。輸入端201連接到需要限幅的端口，例如受控電路的一個端。檢測PMOS管203的柵極連接到輸入端201，用來檢測需要限幅的端口。檢測PMOS管203的源極連接第一電源端VDD，漏極連接該電流注入節(jié)點202。下拉PMOS管204用來向需要限幅的端口注入電流。下拉PMOS管204的柵極和漏極均連接電流注入節(jié)點202，下拉PMOS管204的源極連接輸入端201。電流源NMOS管205產生偏置電流，并連接電流注入節(jié)點202。雖然在此使用單個MOS管和偏置電壓VBS來實現(xiàn)電流源，但可以理解的是，電流源可以是其它的結構。電流源NMOS管205的柵端206接外部偏置電壓VBS，為NMOS管205提供偏置電流。電流源NMOS管205的源極連接第二電源端GND，漏極連接電流注入節(jié)點202。
[0027]當輸入端201的電壓與電源電壓VDD之差大于檢測PMOS管203的閾值電壓時，檢測PMOS管203的導通能力強于NMOS管205，電流注入節(jié)點202的電壓接近電源電壓，因此對主電路沒有任何影響。下拉PMOS管204不工作，沒有電流注入到輸入端201。當輸入端201的電壓升高，使其與電源電壓之差漸漸接近檢測PMOS管203的閾值電壓時，檢測PMOS管203的電流能力減弱，電流注入節(jié)點202的電壓慢慢下降。下拉PMOS管204的柵端與漏端均接在電流注入節(jié)點202形成二極管連接，當電流注入節(jié)點202與輸入端201的電壓差超過下拉PMOS管204的閾值電壓后，下拉PMOS管204導通并向輸入端201拉電流，阻止輸入端201的電壓進一步上升，最終將輸入端201的最高電壓限制在電源電壓減去下拉PMOS管204的閾值電壓。
[0028]上述的快速恢復電路可以應用于誤差放大器中，圖4示出本發(fā)明一實施例的應用快速恢復電路的誤差放大器電路圖，本實施例的快速恢復電路使用PMOS管。
[0029]參照圖4所示，誤差放大器301、PMOS管302、電阻303和304組成了一個常見的電壓負反饋運算放大器。它的工作方式是:誤差放大器301檢測其輸入端305和306的電壓，通過調節(jié)輸出端307的電壓改變PMOS管302的電流，使輸入端305和306的電壓近似相等。這個運算放大器在正常工作時，PMOS管302的電流是一直存在的，因此輸出端307的電壓總是低于電源電壓VDD與PMOS管302閾值電壓之差。由于各種各樣的原因，輸入端306的電壓會發(fā)生變化，當該電壓大于輸入端305的電壓時,輸出端307的電壓會慢慢上升,直到輸入端305與306的電壓近似相等為止。若輸入端305的電壓恢復較慢，輸出端307的電壓會上升至電源電壓與PMOS管302閾值電壓之差甚至更高，此時PMOS管302已不再有電流流過。當輸入端306的電壓再次改變并降到輸入端305的電壓以下時，輸出端307的電壓需要降低，使PMOS管302的電流增大以滿足輸入端305、306的電壓相等。而此時由于輸出端307處在一個較高的電壓值，當輸入端302的電壓降低后，輸出端307的電壓需要下降至電源電壓VDD與PMOS管302的閾值電壓之差以下，因此從輸出端307的初始電壓到電源電壓VDD與PM0S管302閾值電壓之差這段電壓區(qū)間對于輸出端電壓來說均是無效區(qū)間，進入無效區(qū)間會影響電路對瞬態(tài)變化的相應。若是能消除或減少輸出端電壓進入無效區(qū)間的可能，那么就可以使電路快速恢復，提高瞬態(tài)響應。
[0030]快速恢復電路200具有輸入端201和電流注入節(jié)點202，并包括檢測PMOS管203、下拉PMOS管204以及電流源NMOS管205。檢測PMOS管203的柵端與誤差放大器的輸出端307相連以檢測其端電壓，檢測PMOS管203的源極連接第一電源端VDD，漏極連接該電流注入節(jié)點202。下拉PMOS管204的柵極和漏極連接該電流注入節(jié)點202，源極連接誤差放大器的輸出端307。電流源NMOS管205的柵端206接外部偏置電壓，為NMOS管205提供偏置電流。電流源NMOS管205的源極連接第二電源端GND，漏極連接電流注入節(jié)點202。
[0031]當輸出端307與電源電壓VDD之差遠大于檢測PMOS管203的閾值電壓時，檢測PMOS管203的電流能力比電流源NMOS管205強，電流注入節(jié)點202的電壓接近電源電壓VDD,因此對主電路沒有任何影響。當輸出端307與電源電壓VDD之差漸漸接近檢測PMOS管203的閾值電壓時，檢測PMOS管203的電流能力減弱，電流注入節(jié)點202的電壓慢慢下降。下拉PMOS管204的柵端與漏端均接在電流注入節(jié)點202形成二極管連接，當電流注入節(jié)點202與輸出端307的電壓差超過下拉PMOS管204的閾值電壓后，下拉PMOS管204導通并向輸出端307拉電流，阻止輸出端307的電壓進一步上升，最終將輸出端307的最高電壓限制在電源電壓VDD減去下拉PMOS管204的閾值電壓。
[0032]上述的快速恢復電路也可以應用于誤差放大器中。圖5示出本發(fā)明一實施例的應用快速恢復電路的比較器電路圖。本實施例的快速恢復電路使用NMOS管。參照圖5所示，400為比較器，200為具有最高電壓限幅功能的快速恢復電路。快速恢復電路200具有輸入端201，其連接到比較器500的輸出端，用于限制這一端的最高電壓?？焖倩謴碗娐?00的工作過程已如前一應用例所描述，在此不再展開敘述。
[0033]本發(fā)明實施例的快速恢復電路能夠檢測受控電路中某一端的電壓變化，當這一電壓超過所容許的范圍(上限或下限)時，向該端注入電流以讓這一電壓恢復到所容許的范圍內。也就是說，本發(fā)明的實施例通過限制某點電壓的最大(最小)電壓值，以實現(xiàn)電路的快速恢復，從而提聞瞬態(tài)響應的能力。
[0034]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。
【權利要求】
1.一種快速恢復電路，適用于連接到一受控電路的一個端口以使該端口的電壓快速脫離無效區(qū)域，其特征在于:所述快速恢復電路包括第一 MOS管、第二 MOS管、輸入端、電流注入節(jié)點、第一電源端、第二電源端以及電流源，所述輸入端連接所述受控電路的端口，所述第一 MOS管的柵極與所述輸入端相連接，所述第一 MOS管的源極和漏極其中一個與所述電流注入節(jié)點連接，另一個與所述第一電源端或第二電源端相連接，所述第二 MOS管的柵極連接所述電流注入節(jié)點，所述第二 MOS管的源極和漏極分別與所述輸入端和所述電流注入節(jié)點相連接，所述電流源與所述電流注入節(jié)點相連接。
2.如權利要求1所述的快速恢復電路，其特征在于，所述電流源包括第三MOS管以及與第三MOS管的柵極相連接的偏置電壓，所述第三MOS管的源極和漏極其中一個連接所述電流注入節(jié)點，另一個連接所述第一電源端或第二電源端。
3.如權利要求1或2所述的快速恢復電路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為NMOS管，所述第一 MOS管的源極與所述第二電源端相連接，所述第一 MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點相連接。
4.如權利要求3所述的快速恢復電路，其特征在于，所述第三MOS管為PMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第一電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點。
5.如權利要求1或2所述的快速恢復電路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均為PMOS管，所述第一MOS管的源極與所述第一電源端相連接，所述第一MOS管的漏極與所述電流注入節(jié)點相連接。
6.如權利要求5所述的快速恢復電路，其特征在于，所述第三MOS管為NMOS管，所述第三MOS管的源極連接所述第二電源端，漏極連接所述電流注入節(jié)點。
7.一種誤差放大器，在該誤差放大器的輸出端連接有如權利要求1-6任一項所述的快速恢復電路。
8.—種比較器，在該比較器的輸出端連接有如權利要求1-6任一項所述的快速恢復電路。
【文檔編號】H03K19/094GK103780245SQ201210407747
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權日:2012年10月23日
【發(fā)明者】劉天罡, 樊茂 申請人:華潤矽威科技（上海）有限公司