專利名稱:快速低壓降(ldo)pfet調(diào)節(jié)器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PFET調(diào)節(jié)器電路的領(lǐng)域，且更明確地說涉及低壓降(LDO)PFET調(diào)節(jié)器電路的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在典型RF系統(tǒng)中，控制所傳輸?shù)腞F信號功率的開與關(guān)切換以便避免所傳輸?shù)腞F信號頻譜干擾到鄰近的傳輸信道。通常，使用稱為突發(fā)成形(burst shaping)的過程以便控制切換瞬態(tài)。在傳統(tǒng)RF傳輸系統(tǒng)中，使用與反饋回路結(jié)合的檢測器電路來控制PA輸出功率。然而，此傳統(tǒng)系統(tǒng)具有瞬態(tài)響應(yīng)限制，這影響所傳輸?shù)腞F信號的攻擊斜坡(attackramp)和衰退斜坡(decay ramp)，并且還造成校準(zhǔn)程序的復(fù)雜化。
2002年7月的《微波工程》(Microwave Engineering)公開了Trauth等人的題為“An advanced controller for multi-band open loop powercontrol mode RF power amplifier”的公開案，該公開案描述一種通過控制提供給電源電壓軌上的PA的電源電壓來調(diào)節(jié)PA輸出功率的方案。Trauth等人描述了當(dāng)快速PFET調(diào)節(jié)器在三極管區(qū)中運行時控制快速PFET調(diào)節(jié)器的難度。此公開案中提議的解決方案排除了PFET在三極管區(qū)中的運行。如Trauth等人所述，不允許PFET在三極管區(qū)中運行的困難在于，為了獲得相同的DC低壓降電壓狀態(tài)，必須顯著增加PFET尺寸。否則，PFET調(diào)節(jié)器提供給PA的可用的電源電壓受到限制。此限制導(dǎo)致組合的PFET和PA電路的功率消耗效率減小，因此不可接受。
因此，需要一種緊密型LDO PFET調(diào)節(jié)器，其當(dāng)與PA結(jié)合使用時提供克服現(xiàn)有技術(shù)的限制的運行效率。因此，本發(fā)明的目的是提供一種在三極管區(qū)中運行的LDO PFET調(diào)節(jié)器。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括調(diào)節(jié)器電路，所述調(diào)節(jié)器電路包括輸出端口和具有柵極、漏極和源極端子的第一調(diào)節(jié)FET，所述輸出端口耦合到漏極端子以從漏極端子提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，所述第一調(diào)節(jié)FET用于當(dāng)供給電壓源的電位在預(yù)定電位以上時在第一運行模式下運行；和判定電路，其用于判定當(dāng)電源電壓的電位是處于預(yù)定電位和在預(yù)定電位以下之一時是否要增加到第一調(diào)節(jié)FET的跨導(dǎo)，使得第一調(diào)節(jié)FET在第二運行模式下運行。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的方法，其包括提供包括調(diào)節(jié)FET的場效應(yīng)晶體管(FET)調(diào)節(jié)器電路；在飽和運行模式下運行調(diào)節(jié)FET；和當(dāng)調(diào)節(jié)FET在三極管區(qū)中運行時，向調(diào)節(jié)FET提供增加的信號增益。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的方法，其包括提供包括調(diào)節(jié)FET的場效應(yīng)晶體管(FET)調(diào)節(jié)器電路；提供耦合到FET調(diào)節(jié)器電路的判定電路；提供與FET調(diào)節(jié)器電路耦合的第一升壓電路；在飽和運行模式下運行調(diào)節(jié)FET；當(dāng)調(diào)節(jié)FET在三極管區(qū)中運行時，啟用第一升壓電路的運行以提供第一升壓電流；啟用判定電路的運行；和使用判定電路判定是否將第一升壓電流提供到FET調(diào)節(jié)器電路以用于致使提供到調(diào)節(jié)FET的柵極端子的信號增加。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括輸出端口；調(diào)節(jié)器電路，所述調(diào)節(jié)器電路包括具有柵極、漏極和源極端子的第一FET，所述輸出端口耦合到漏極端子以用于從漏極端子提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，所述第一FET用于當(dāng)供給電壓源的電位在預(yù)定電位以上時在第一運行模式下運行；電壓參考，其用于提供參考電位；第一長尾對晶體管，其包括具有發(fā)射極、集電極和基極端子的第一和第二晶體管；第二電流源，其耦合到來自第一長尾對晶體管的第二晶體管的基極端子；第一電阻器，其連接在第一長尾對的第二晶體管的基極端子與第二電流源以及第一FET的漏極端子與輸出端口之間，所述第二電流源用于吸收第二電流以便增加經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的電位；第一電流源，其連接到發(fā)射極端子以向發(fā)射極端子發(fā)射與絕對溫度成比例的第一電流，其中電壓參考用于將參考電壓提供到第一長尾對晶體管的第一晶體管的基極端子；和判定電路，其包括第二FET，所述第二FET的柵極端子耦合到第一FET的柵極端子，用于當(dāng)供給電壓源的電位在預(yù)定電位以下時，通過控制提供到所述長尾對的第一升壓電流來減小第一FET的互阻抗，使得第一調(diào)節(jié)FET在其第二運行模式下運行，而且當(dāng)供給電壓源的電位在預(yù)定電位以上時提供所述第一升壓電流。
現(xiàn)將結(jié)合以下附圖來描述本發(fā)明的示范性實施例，在附圖中圖1說明現(xiàn)有技術(shù)低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路；圖2說明單個放大器LDO PFET調(diào)節(jié)器電路，其包含用于將第一升壓電流提供到PFET以使PFET在三極管區(qū)中運行的判定電路；和圖3說明雙升壓電路LDO PFET調(diào)節(jié)器電路，其通過使用第一和第二升壓電路而具有PFET三極管區(qū)補償。
具體實施方式圖1說明現(xiàn)有技術(shù)LDO調(diào)節(jié)器電路100。正信道場效應(yīng)晶體管(PFET)M5 115是電壓調(diào)節(jié)元件。晶體管Q1 121、Q2 122、Q3 123、Q4 124和Q5 125形成運算放大器電路。電源電壓由連接在第一電源電壓輸入端口100a與第二電源電壓輸入端口100b之間的電壓源101提供。電壓參考源(Vref)102通過電阻器R2 132而連接到晶體管Q1121的基極端子。因為晶體管Q2 122鏡射晶體管Q1 121，所以晶體管Q2 122的基極端子上的電位約為Vref。用于提供第一電流(I1)的第一電流源103連接在晶體管Q1 121與Q2 122的發(fā)射極端子以及晶體管Q3 123與Q4124的發(fā)射極端子之間。運算放大器電路的跨導(dǎo)(gm)取決于晶體管對Q1 121和Q2 122，且由第一電流(I1)確定。輸出端口100c連接到PFETM5 115的漏極端子，并經(jīng)由電阻器R1 131而連接到第二電流源104以吸收第二電流(12)。
現(xiàn)有技術(shù)LDO電路100的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vout)由式(1)確定Vout＝Vref+I2*R1 (1)如式(1)中所述，通過使用第二電流源104吸收電流，輸出信號(Vout)增加且大于Vref。對于PFET M5 115處于其飽和運行模式(另外也稱為線性運行模式)的狀態(tài)來說，用于改變參考電壓(Vref)的PFET調(diào)節(jié)器100的頻率響應(yīng)近似由式(2)表示ω＝gm/(Cdg+C1) (2)其中g(shù)m是由晶體管Q1 121和Q2 122形成的控制放大器的跨導(dǎo)，且Cdg是PFET M5 115的漏極柵極電容。電容器C1 141連接在FET M1 115的漏極與柵極端子之間。在飽和運行模式下，PFET M5 115的柵極端子像虛擬接地一樣起作用。
從第一電流源103發(fā)射的第一電流(I1)理想地與絕對溫度成比例，并與雙極晶體管Q1 111和Q2 112結(jié)合使用以便相對于溫度維持PFETM5 115近似恒定的增益。
運行中，隨著PFET M5 115接近三極管運行區(qū)，PFET M5 115的反相p+信道長度增加，因此耗盡信道的百分比減小。最后，當(dāng)PFET M5 115進入三極管區(qū)時(為低壓降狀態(tài))，耗盡信道不再存在。從柵極端子到漏極端子的較大反相電壓增益顯著下降，且在某些情況下，下降到極端低壓降狀態(tài)的底線值(unity)以下。此時，PFET M5 115的主導(dǎo)電容是柵極端子到源極端子的電容，此時，PFET M5 115的柵極端子不再充分地充當(dāng)虛擬接地。因此，PFET M5 115的互阻抗不再是1/ωCdg，且從其減小很多。PFET調(diào)節(jié)器電路100的頻率響應(yīng)類似地減小，且因此，在現(xiàn)有技術(shù)LDO調(diào)節(jié)器電路100的啟用與禁用之間觀察到時間滯后，類似于Trauth等人描述調(diào)節(jié)器電路的關(guān)閉特性時所報告的情況。此外，隨著PFET M5 115接近三極管運行區(qū)，從輸出端口100c觀察到現(xiàn)有技術(shù)LDO調(diào)節(jié)器電路輸出信號的上升沿的斜率減小。
圖2說明本發(fā)明第一實施例，使PFET M5 215的頻率響應(yīng)維持在其三極管運行區(qū)內(nèi)的電流升壓PFET調(diào)節(jié)器電路200。本發(fā)明第一實施例包括PFET調(diào)節(jié)器電路208和判定電路209。晶體管Q1 221和Q2 222形成將驅(qū)動電流供應(yīng)到PFET M5 215的柵極端子的第一控制放大器。
PFET調(diào)節(jié)器電路208類似于圖1中所說明的，不同之處在于某些有源組件的面積較大以便傳送較多電流。形成運算放大器電路的晶體管Q1 221、Q2 222、Q3 223、Q4 224和Q5 225安置在PFET調(diào)節(jié)器電路208內(nèi)。連接在第一電源電壓輸入端口200a與第二電源電壓輸入端口200b之間的電壓源201提供電源電壓。電壓參考源(Vref)202通過電阻器R2 232而連接到晶體管Q1 221的基極端子。第一電流源203連接在晶體管Q1 221和Q2 222的發(fā)射極端子與第二電源電壓端子200b之間以向其提供第一電流。輸入端口200c連接到FET M5 215的漏極端子，且經(jīng)由電阻器R1 231連接到第二電流源204以從其接收第二電流(I2)。
從PFET調(diào)節(jié)器電路208的輸出端口200c發(fā)射的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vout)由式(3)確定Vout＝Vref+I2*R1 (3)通過使用第二電流源204(呈可編程電流源的形式)吸收第二電流，經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓增加。
在判定電路209中，F(xiàn)ET M6 216是與PFET M5 215類似的短信道裝置，其用于檢測PFET M5 215中三極管區(qū)的開始。FET M7 217以FETM6 216類似于PFET M5 215和FET M8 218在漏極源極電位下運行的方式連接，經(jīng)由電阻器R3 233為FET M7 217提供偏壓。判定電路209的作用在于為PFET M5 215判定三極管區(qū)的范圍，并用于根據(jù)三極管區(qū)的范圍來改變PFET M5 215的跨導(dǎo)。
在電流升壓PFET調(diào)節(jié)器電路200的初始運行期間，當(dāng)來自于其中的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vout)設(shè)定為顯著低于Vcc時，或當(dāng)提供Vcc的電池被充電時，判定電路209不運行。當(dāng)式(4)的條件滿足時，PFET M5215在飽和運行模式下運行(Vcc-Vout)＞(Vgs-Vt) (4)其中Vgs和Vt是PFET M5 215的柵極-源極電壓和閾值電壓。
隨著Vcc電位下降，PFET M5 215的源極漏極電位下降到約150mV以下，且PFET M5 215開始在三極管運行區(qū)中運行。當(dāng)然，150mV的源極漏極電位僅為實例，且對于其它應(yīng)用來說可以不同。當(dāng)PFET M5 215開始在三極管區(qū)中運行時，耦合到FET M5 215的柵極端子的FET M6216的柵極端子上的電位導(dǎo)致FET M6 216開始傳導(dǎo)電流。隨著當(dāng)PFETM5 215進入三極管運行區(qū)時通過FET M6 216傳播的電流增加，F(xiàn)ET M7217的柵極端子上的偏壓增加。由晶體管Q7 227和Q8 228形成的電流鏡射將偏壓提供到FET M7 217的柵極端子。來自判定電路209的晶體管Q6 226用于提供形成第一控制放大器的晶體管Q1 221和Q2 222的發(fā)射極電流的增加?？刂苹芈沸纬稍谂卸娐?09、第一控制放大器與PFET調(diào)節(jié)器電路208之間，因此，通過使用控制回路，第一控制放大器的跨導(dǎo)與晶體管Q6 226的集電極發(fā)射極電流的增加成正比例增加。
一旦FET M6 216完全導(dǎo)電，晶體管Q1 221和Q2 222具備增加的發(fā)射極電流以便調(diào)制PFET M5 215的柵極電位。第三電流源205用于偏置FET M7 217的柵極端子。第二電流源204用于編程從電流升壓PFET調(diào)節(jié)器電路200的輸出端口200c提供的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。在三極管運行區(qū)中提供PFET M5 215上的柵極電位的較大電壓波動，且因此晶體管Q1 221和Q2 222具備來自晶體管Q6 226的增加的偏流。利用判定電路209和第一控制放大器的控制回路在兩個運行模式下運行PFET M5 215。在第一運行模式下，第一控制放大器以減小的跨導(dǎo)運行，且在第二運行模式下，第一控制放大器以增加的跨導(dǎo)運行，以便隨著PFET M5 215進入三極管區(qū)而維持整個PFET調(diào)節(jié)器200的頻率響應(yīng)。有利地，通過針對第一控制放大器使用連接成長尾對的雙極晶體管Q1 221和Q2 222，第一控制放大器的跨導(dǎo)與晶體管Q6 226的集電極發(fā)射極電流成正比。
隨著PFET M5 215進入三極管區(qū)，第一電流源203增加第一控制放大器的跨導(dǎo)。此跨導(dǎo)(gm)的增加補償PFET M5 115的柵極端子不再充當(dāng)虛擬接地。在飽和運行模式下，PFET M5 215的柵極端子上的電位響應(yīng)于調(diào)節(jié)器電路200的輸出端口上的變化的狀態(tài)而最小限度地變化。原因是，PFET M5 215的柵極電位的較小變化導(dǎo)致較大的漏極電壓變化。從由晶體管Q1 221和Q2 222形成的第一控制放大器提供的驅(qū)動電流的大部分由PFET M5 215的漏極源極端子電容吸收。當(dāng)PFET M5 215進入三極管運行區(qū)時，漏極電壓不會因為柵極電壓的較大變化而顯著變化，因此PFET M5 215的柵極端子不再充當(dāng)虛擬接地。因此，為實現(xiàn)漏極電壓的非常小的變化，而將大量電荷提供到PFET M5 215的柵極端子，因此導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的截止頻率減小。
通過選擇FET M6 216、FET M7 217、FET M8 218、晶體管Q6 226、晶體管Q7 227、晶體管Q8 228、電阻器R3 233和電阻器R4 234的組件值(component value)，實現(xiàn)了隨著PFET M5 215進入三極管運行區(qū)對于PFET M5 215的互阻抗減小的實質(zhì)補償。
圖3說明本發(fā)明第二實施例，作為圖2所示的本發(fā)明第一實施例的變化形式的雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300。在第二實施例300中，除了PFET調(diào)節(jié)器電路308和判定電路309外還提供第一升壓電路310。從輸出端口300c提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。
初始地，當(dāng)從雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300提供的經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(Vout)設(shè)定為顯著低于Vcc時，或當(dāng)提供Vcc的電池被充電時，第一升壓電路310和判定電路309不運行。當(dāng)式(5)的條件滿足下式時PFET調(diào)節(jié)器電路308在飽和運行模式下運行(Vcc-Vout)＞(Vgs-Vt) (5)其中Vgs和Vt是PFET M5 315的柵極源極和閾值電壓。隨著Vcc電位下降，PFET M5 315的源極漏極電位下降到約150mV以下，且PFETM5 315開始在三極管運行區(qū)中運行。當(dāng)然，150mV的閾值是設(shè)計選擇的問題。
判定電路309和第一升壓電路310在雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300的正常運行期間不運行，但當(dāng)PFET M5 315進入三極管運行區(qū)時開始運行。當(dāng)PFET M5 315開始在三極管區(qū)中運行時，耦合到PFET M5 315的柵極端子的FET M6 316的柵極端子上的電位導(dǎo)致FET M6 316開始傳導(dǎo)電流。隨著當(dāng)PFET M5 315開始在三極管區(qū)中運行時通過FET M6 316傳播的電流增加，M7 317的柵極端子上的偏壓增加。由晶體管Q7 327和Q8 328形成的電流鏡射將偏壓提供到FET M7 317的柵極端子。晶體管Q6 326用于提供由連接成差分對的晶體管Q12 3212和Q13 3213形成的第二控制放大器的發(fā)射極電流的增加。控制回路形成在判定電路309、第一升壓電路的第一控制放大器、第二控制放大器與PFET調(diào)節(jié)器電路308之間，且因此通過使用控制回路，第二控制放大器的跨導(dǎo)與晶體管Q6 326的集電極發(fā)射極電流的增加成正比而增加。
一旦FET M6 316導(dǎo)電，晶體管Q12 3212和Q13 3213具備發(fā)射極電流以便向PFET M5 315的柵極端子提供增加的跨導(dǎo)。第一升壓電路310有效地為電路308的雙工電路(duplicate)。然而，此電路直到晶體管Q6 326導(dǎo)電時才開始運行以向PFET M5 315的柵極端子提供增加的信號。一旦晶體管Q6 326導(dǎo)電，電流就被提供給第二控制放大器。
第三電流源305用于偏置FET M7 317的柵極端子。隨著由于FETM6 316通過漏極和源極端子導(dǎo)電較多，偏流流經(jīng)FET M7 317的漏極和源極端子，第二電流源304用于減小此電流。在三極管區(qū)中提供PFET M5315上的柵極電位的較大電壓波動，因此晶體管Q12 3212和Q13 3213具備來自晶體管Q6 326的增加的偏流?？刂苹芈吩趦蓚€運行模式下運行PFET M5 315。在第一運行模式下，當(dāng)PFET M5 315在飽和運行模式下運行時，控制回路以減小的跨導(dǎo)運行。在第二運行模式下，控制回路以增加的跨導(dǎo)運行，以便隨著PFET M5 315進入三極管區(qū)而通過增加由晶體管Q12 3212和Q13 3213形成的第二控制放大器的跨導(dǎo)來維持PFETM5 315的頻率響應(yīng)。優(yōu)選地，通過使用第二長尾對的雙極晶體管Q123212和Q13 3213，第二雙極長尾對的跨導(dǎo)與晶體管Q6 226的集電極發(fā)射極電流成正比。
第一升壓電路310用于向PFET M5 315提供第一升壓電流。第一升壓電路310與判定電路309結(jié)合使用一是為了當(dāng)PFET M5 315進入三極管區(qū)時提供足夠的第一升壓電流來維持PFET M5 315的跨導(dǎo)，二是避免調(diào)節(jié)器電路308的電路小片面積要求的較大增加。如果調(diào)節(jié)器電路308的尺寸增加以適應(yīng)來自升壓電路309的升壓電流，那么當(dāng)PFET M5 315處于其飽和運行區(qū)中時調(diào)節(jié)器電路308在沒有升壓的情況下運行時，與調(diào)節(jié)器電路308的增加的尺寸關(guān)聯(lián)的增加的電容導(dǎo)致不穩(wěn)定性。概括地說，判定電路判定是否向第一升壓電路供應(yīng)電流。放大器308和升壓電路310兩者判定整個調(diào)節(jié)器電壓控制回路的不平衡程度，并將電流饋送到PFET M5的柵極以便使回路重新平衡。驅(qū)動到PFET M5的柵極中的電流的量值由不平衡的程度確定，且進一步由于升壓電路310所提供的升壓的程度而按比例增加。
參看圖2和3，對于較大VCC，判定電路309或209為無源的，且相對于本發(fā)明第一實施例來說，傳遞到晶體管Q1 221或Q12 3212以及Q2 222或Q13 3213的升壓電流可以忽略。本發(fā)明兩個實施例的第一控制放大器的跨導(dǎo)(gm)由第一電流(I1)確定。當(dāng)VCC下降到預(yù)定閾值以下時，判定電路209或309促使通過使用晶體管Q1 221或Q12 3212以及Q2 222或Q13 3213而形成的第一控制放大器傳播的電流增加。因此，在本發(fā)明第一實施例中，晶體管Q1 221、Q2 222以及FET M1 211、M2 212、M3 213和M4 214占據(jù)電路小片的大部分面積以便傳播此增加的電流。當(dāng)此電流不被PFET M5 215使用時，寄生電容仍然存在并通過增加寄生極而影響整個調(diào)節(jié)器控制回路的頻率響應(yīng)，這不利地影響了穩(wěn)定性。相反，參照第二實施例，電路308中的有源裝置的尺寸與現(xiàn)有技術(shù)電路100的尺寸相同，且寄生電容載荷最小。電路309與310結(jié)合運行以僅當(dāng)VCC下降到預(yù)定閾值以下時才向PFET M5 315提供第一升壓電流。當(dāng)?shù)谝簧龎弘娐?10和判定電路309不運行時，與電路208中因使用有源組件而尺寸被迫增加相比，電路310對電路308造成的寄生電容影響最小。第一升壓電路310經(jīng)設(shè)計使得其視情況提供比從第一控制放大器提供到PFET M5 315的電流至多達30倍的更多電流。
因此，當(dāng)PFET M5 315在其飽和運行模式下運行時，第一升壓電路310(其為比308大得多的裝置)的電容不影響雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300的頻率響應(yīng)。雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300的正常運行期間的附加電容從FET M12 3112的漏極端子產(chǎn)生和從連接到PFET M5 315的柵極端子的晶體管Q10 3210的集電極端子產(chǎn)生。盡管FET M12 3112和晶體管Q10 3210兩者均是大面積組件并占據(jù)電路的大部分的小片面積，但其組合電容比與PFET M5 315的柵極端子關(guān)聯(lián)的電容還要小很多，因此不對雙放大器LDO調(diào)節(jié)器電路300的頻率響應(yīng)造成顯著影響。
本發(fā)明第二實施例300優(yōu)選地施加較少寄生電容，因為第一升壓電流由通常被禁用的雙工電路提供。參照第一實施例，以為了當(dāng)PFET M5215進入三極管運行區(qū)時傳播從電路209發(fā)射的第一升壓電流的方式設(shè)計電路208中有源裝置的尺寸。
為了提供適用于GSM功率放大器(PA)的快速斜坡式低壓降調(diào)節(jié)器(fast ramping low drop out regulator)，優(yōu)選地控制PA輸出功率與經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的平方成正比。通過在飽和運行模式下使用GSM PA，通過控制提供到PA的電源電壓而實現(xiàn)了對PA輸出的精確控制。如果調(diào)節(jié)器的編程響應(yīng)較快，那么能夠控制PA輸出功率的攻擊/衰退輪廓(profile)，這將維持PA輸出信號構(gòu)建(spuriae)在規(guī)定的范圍內(nèi)。使校準(zhǔn)PA與收發(fā)機組合的難度最小，且藉此節(jié)省了GSM裝置(例如，蜂窩式電話)的制造成本。本發(fā)明實施例說明在三極管運行區(qū)中利用PFET作為快速調(diào)節(jié)器電路的優(yōu)點。此使PFET的電路小片面積最小，這使其適于使用SiGe BiCMOS工藝而集成到GSM PA中。
可在不脫離本發(fā)明精神或范圍的情況下設(shè)想許多其它實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括調(diào)節(jié)器電路，其包括輸出端口和具有柵極、漏極和源極端子的第一調(diào)節(jié)FET，所述輸出端口耦合到所述漏極端子以從所述漏極端子提供所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，所述第一調(diào)節(jié)FET用于當(dāng)所述供給電壓源的電位在預(yù)定電位以上時在第一運行模式下運行；和，判定電路，其用于判定當(dāng)所述電源電壓的電位是處于所述預(yù)定電位和在所述預(yù)定電位以下之一時是否增加到所述第一調(diào)節(jié)FET的跨導(dǎo)，使得所述第一調(diào)節(jié)FET在第二運行模式下運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中所述第一運行模式是飽和運行模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中所述第二運行模式是三極管區(qū)運行模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1到3所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中所述預(yù)定電位差是在所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的電位以上約150mV。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1到4中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其進一步包括與所述第一調(diào)節(jié)FET串聯(lián)耦合的第二電流源，所述第二電流源用于調(diào)節(jié)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的電位。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3到5中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其進一步包括第一控制放大器，其中對于所述三極管運行模式，當(dāng)所述PFET進入三極管區(qū)時所述PFET的互阻抗的減小由所述第一控制放大器的跨導(dǎo)的增加而補償。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1到6中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中所述第一控制放大器包括連接成長尾對的第一雙極晶體管和第二雙極晶體管。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1到7中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括用于向所述第一控制放大器提供參考電壓的參考電壓源。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1到8中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括與所述判定電路和所述第一調(diào)節(jié)FET耦合的第一升壓電路，所述第一升壓電路用于將第一升壓電流提供到所述判定電路以根據(jù)所述第一調(diào)節(jié)FET的所述跨導(dǎo)的增加和減小之一的判斷而確定進一步提供到所述第一調(diào)節(jié)FET。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3到9中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其進一步包括第二控制放大器，其中對于所述三極管運行模式，當(dāng)所述PFET進入三極管區(qū)時所述PFET的互阻抗的減小由所述第二控制放大器的跨導(dǎo)的增加而補償。
11.根據(jù)權(quán)利要求
5到10中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括第一控制放大器，其包括第一長尾對晶體管，所述晶體管包括具有發(fā)射極、集電極和基極端子的第一和第二雙極晶體管；第一電阻器，其包括第一和第二端子，其所述第一端子耦合到所述第二晶體管的所述基極端子，且其所述第二端子耦合到所述第二電流源、所述輸出端口和所述第一調(diào)節(jié)FET的所述漏極端子；和，第一電流源，其連接到所述發(fā)射極端子以提供與絕對溫度成比例的第一電流，其中電壓參考用于將參考電壓提供到所述第一長尾對晶體管的所述第一晶體管的所述基極端子。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1到11中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中在使用中，當(dāng)所述第一調(diào)節(jié)FET在所述第一運行模式下運行時所述第一調(diào)節(jié)FET的增益與當(dāng)所述第一調(diào)節(jié)FET在所述第二運行模式下運行時的增益近似相同。
13.一種從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的方法，其包括提供包括調(diào)節(jié)FET的場效應(yīng)晶體管(FET)調(diào)節(jié)器電路；在飽和運行模式下運行所述調(diào)節(jié)FET；和，當(dāng)所述調(diào)節(jié)FET在三極管區(qū)中運行時，向所述調(diào)節(jié)FET提供增加的信號增益。
14.根據(jù)權(quán)利要求
13所述的方法，其包括提供耦合到所述調(diào)節(jié)FET的判定電路；當(dāng)所述調(diào)節(jié)FET在所述三極管區(qū)中運行時，啟用所述判定電路的運行；和，將第一升壓電流提供到所述調(diào)節(jié)FET導(dǎo)致提供到其柵極端子的信號增加。
15.根據(jù)權(quán)利要求
13和14中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其包括提供第一升壓電路以將所述第一升壓電流提供到所述調(diào)節(jié)FET。
16.根據(jù)權(quán)利要求
13、14和15中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其包括提供與所述調(diào)節(jié)FET和所述判定電路耦合的第一控制放大器；和，在控制回路中將所述第一控制放大器與所述判定電路和所述FET調(diào)節(jié)器電路結(jié)合運行。
17.根據(jù)權(quán)利要求
13到16中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中在使用中，在所述三極管運行區(qū)中，所述控制回路以增加的帶寬運行以便維持所述調(diào)節(jié)FET的頻率響應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求
13到17中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中調(diào)節(jié)FET是PFET。
19.一種用于從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的方法，其包括提供包括調(diào)節(jié)FET的場效應(yīng)晶體管(FET)調(diào)節(jié)器電路；提供耦合到所述FET調(diào)節(jié)器電路的判定電路；提供與所述FET調(diào)節(jié)器電路耦合的第一升壓電路；在飽和運行模式下運行所述調(diào)節(jié)FET；當(dāng)所述調(diào)節(jié)FET在三極管區(qū)中運行時，啟用所述第一升壓電路的運行以提供第一升壓電流；啟用所述判定電路的運行；和，使用所述判定電路判定是否將所述第一升壓電流提供到所述FET調(diào)節(jié)器電路以使提供到所述調(diào)節(jié)FET的所述柵極端子的信號增加。
20.根據(jù)權(quán)利要求
19所述的方法，其包括啟用所述第一升壓電路的運行，并根據(jù)所述判定電路確定是否將所述第一升壓電流提供到所述調(diào)節(jié)FET，以提供到所述調(diào)節(jié)FET的所述柵極端子增加的跨導(dǎo)。
21.根據(jù)權(quán)利要求
19和20中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其包括提供與所述調(diào)節(jié)FET和所述判定電路耦合的第一控制放大器；和，在控制回路中將所述第一控制放大器與所述判定電路和所述FET調(diào)節(jié)器電路結(jié)合運行。
22.根據(jù)權(quán)利要求
19到21中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中在所述三極管運行區(qū)中，所述控制回路以增加的帶寬運行以便維持所述調(diào)節(jié)FET的頻率響應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求
19到22中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)FET是PFET。
24.根據(jù)權(quán)利要求
19到23中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中在所述調(diào)節(jié)FET在所述三極管運行區(qū)中運行之前，從所述第一升壓電路和所述判定電路產(chǎn)生的寄生電容對所述FET調(diào)節(jié)器電路的運行具有最小影響。
25.根據(jù)權(quán)利要求
19到23中任意一項權(quán)利要求
所述的方法，其中在所述三極管運行區(qū)中，所述PFET具有減小的帶寬，且其中提供到所述PFET調(diào)節(jié)器電路的增加的電流增加所述PFET調(diào)節(jié)器電路的所述帶寬。
26.一種用于從供給電壓源提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括輸出端口；調(diào)節(jié)器電路，其包括具有柵極、漏極和源極端子的第一調(diào)節(jié)FET，所述輸出端口耦合到所述漏極端子以從所述漏極端子提供所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓，所述第一調(diào)節(jié)FET用于當(dāng)所述供給電壓源的電位在預(yù)定電位以上時在第一運行模式下運行；電壓參考，其用于提供參考電位；第一長尾對晶體管，其包括具有發(fā)射極、集電極和基極端子的第一和第二晶體管；第二電流源，其耦合到來自所述第一長尾對晶體管的所述第二晶體管的所述基極端子；第一電阻器，其連接在所述第一長尾對的所述第二晶體管的所述基極端子與所述第二電流源以及所述第一調(diào)節(jié)FET的所述漏極端子與所述輸出端口之間，所述第二電流源用于吸收第二電流以便增加所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓的所述電位；第一電流源，其連接到所述發(fā)射極端子以向所述發(fā)射極端子發(fā)射與絕對溫度成比例的第一電流，其中所述電壓參考用于將參考電壓提供到所述第一長尾對晶體管的所述第一晶體管的所述基極端子；和，判定電路，其包括第二FET，所述第二FET的柵極端子耦合到所述第一調(diào)節(jié)FET的所述柵極端子，用于當(dāng)所述供給電壓源的所述電位在所述預(yù)定電位以下時，通過控制提供到所述第一長尾對的第一升壓電流來減小所述第一調(diào)節(jié)FET的互阻抗，使得所述第一調(diào)節(jié)FET在其第二運行模式下運行，而且當(dāng)所述供給電壓源的所述電位在所述預(yù)定電位以上時提供所述第一升壓電流。
27.根據(jù)權(quán)利要求
26所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其包括第一升壓電路，所述第一升壓電路用于提供所述第一升壓電流并與所述判定電路和所述第一調(diào)節(jié)FET耦合，所述判定電路用于當(dāng)所述第一FET在所述第一運行模式下運行時將所述第一升壓電流提供到所述第一FET，而且當(dāng)所述第一調(diào)節(jié)FET在所述第二運行模式下運行時將所述第一升壓電流提供到所述第一調(diào)節(jié)FET。
28.根據(jù)權(quán)利要求
1到14和26到27中任意一項權(quán)利要求
所述的低壓降(LDO)調(diào)節(jié)器電路，其中所述第一調(diào)節(jié)FET是PFET。
專利摘要
本發(fā)明揭示一種在兩個運行模式下運行的低壓降(LDO)PFET調(diào)節(jié)器電路。對于所述LDO PFET調(diào)節(jié)器電路正常運行的較高電源電壓電位來說，當(dāng)電源電壓電位下降時，所述LDO PFET調(diào)節(jié)器在第二運行模式下運行，其中判定電路確定是否向其供應(yīng)第一升壓電流以便補償?shù)谝籔FET的減小的互阻抗。
文檔編號G05F1/575GK1997951SQ200580014548
公開日2007年7月11日 申請日期2005年4月5日
發(fā)明者E·J·W·維特克 申請人:硅鍺半導(dǎo)體(美國)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan