基于衬底波纹注入的宽频带高PSR低压差线性稳压器的制作方法

本发明属于模拟集成电路中的电源管理领域，具体涉及一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器。

背景技术：

1、低压差线性稳压器(low-dropout regulator，ldo)工作时内部无开关动作，具有较好的噪声性能和电源抑制能力。现有的ldo的基本结构如图1所示，包括误差放大器ea、mos管mp以及两个电阻；其中vref是带隙基准电压源(bandgap)产生的基准电压，ldo由误差放大器(ea)、功率管mp(也称调整管)、反馈环路组成。ldo一般分为无片外电容型ldo和带片外电容的ldo，本专利的ldo为无片外电容型ldo。无片外电容ldo主极点位于功率管栅极处的节点，输出节点为次极点；psr(power supply rejection)是指电源纹波抑制，对ldo来说主要是表示电源电压的噪声波纹传播到ldo输出端的比例，体现了该电路对电源波纹的抑制能力。用vdd代表电源的小信号噪声波纹，vout代表传播到输出端的噪声波纹，psr可表示为：将运放单独的电源波纹抑制表示为psr1，将功率管单独的电源抑制表示为psr2，运放开环增益为a1，功率管级开环增益为a2，总体电源抑制表示为psr，则有：psr2≈a2，β为反馈系数，则环路增益为al＝β·a1·a2。因此传统的片外无容的psr曲线一般如图2所示，由于ldo存在着负反馈环路，因此整体电路传导的电源波纹会被负反馈所抑制。但是当波纹频率大于主极点p1频率时，ldo的psr会随着环路增益的下降而逐渐衰减；当频率处于单位增益带宽ugf处时，由于环路增益为0db，此时环路对电源波纹已无抑制能力。

技术实现思路

1、为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器，该器件包括：基准电路、ldo主体电路、gtgs电路以及衬底波纹注入电路；ldo主体电路包括误差放大器ea、功率管mp、电阻rl以及电容cl；整体电路结构包括：

2、基准电路输出端与误差放大器ea的负极输入端连接，误差放大器ea的正极输入端分别与电阻rl的一端、电容cl的一端、功率管mp的漏极以及gtgs电路的第一输入端连接，误差放大器ea的电源端连接电源vdd，误差放大器ea的输出端连接功率管mp的栅极和gtgs电路的第二输入端；电阻rl和电容cl的另一端接地；功率管mp的源极连接电源vdd，功率管mp的衬底连接衬底波纹注入电路的输出端；衬底波纹注入电路的电源端连接电源vdd，衬底波纹注入电路的输入端连接gtgs电路的输出端。

3、优选的，gtgs电路包括6个mos管m1～m6、3个控制开关sa1～sa3以及一个电阻r1；mos管m1的源极和m2的源极均连接压电源vdd，m1的栅极连接m2的栅极，m1的漏极分别连接控制开关sa2的负极输入端、控制开关sa1的正极输入端以及m4的漏极；控制开关sa2的正极输入端连接电阻r1的一端和m5的漏极，sa2的输出端分别连接m2的衬底和sa3的负极输入端；电阻r1的另一端连接m2的漏极；sa3的正极输入端连接m3的漏极和m6的漏极，sa3的输出端连接m3的栅极；m3的源极连接m1的衬底；sa1的负极输入端作为电压输入端，sa1的输出端分别连接m4的栅极、m5的栅极以及m6的栅极；m4的源极、m5的源极以及m6的源极均接地。

4、进一步的，gtgs电路中，将m6的栅极作为vbnout信号输入端。

5、优选的，衬底波纹注入电路包括：波纹采样器ma、电容c、两个电阻以及两个mos管；电容c的一端连接vdd，电容c的另一端分别连接波纹采样器ma的正极输入端、电阻r的一端以及第一mos管的漏极；电阻r的另一端分别连接第一mos管的源极和电阻r1的一端；第一mos管的栅极作为enn信号的输入端；电阻r1的另一端分别连接波纹采样器ma的负极输入端和第二mos管m7的漏极，波纹采样器ma的输出端连接第二mos管m7的源极，第二mos管的栅极作为vout信号输入端。

6、本发明的有益效果：

7、本发明用于高psr的无片外电容ldo电路，gtgs电路可以按照负载电流变化跟随相应的波纹放大倍数，bri电路可以按照不同的放大倍数将处理后的波纹以提升ugf处的psr，实现宽频带的高psr。该放大级数可以适用于各类需要低电压供电的射频电路，具有很强的通用性。

技术特征：

1.一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器，其特征在于，包括：基准电路、ldo主体电路、gtgs电路以及衬底波纹注入电路；ldo主体电路包括误差放大器ea、功率管mp、电阻rl以及电容cl；整体电路结构包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器，其特征在于，gtgs电路包括6个mos管m1～m6、3个控制开关sa1～sa3以及一个电阻r1；mos管m1的源极和m2的源极均连接压电源vdd，m1的栅极连接m2的栅极，m1的漏极分别连接控制开关sa2的负极输入端、控制开关sa1的正极输入端以及m4的漏极；控制开关sa2的正极输入端连接电阻r1的一端和m5的漏极，sa2的输出端分别连接m2的衬底和sa3的负极输入端；电阻r1的另一端连接m2的漏极；sa3的正极输入端连接m3的漏极和m6的漏极，sa3的输出端连接m3的栅极；m3的源极连接m1的衬底；sa1的负极输入端作为电压输入端，sa1的输出端分别连接m4的栅极、m5的栅极以及m6的栅极；m4的源极、m5的源极以及m6的源极均接地。

3.根据权利要求2所述的一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器，其特征在于，gtgs电路中，将m6的栅极作为vbnout信号输入端。

4.根据权利要求1所述的一种基于衬底波纹注入的宽频带高psr低压差线性稳压器，其特征在于，衬底波纹注入电路包括：波纹采样器ma、电容c、两个电阻以及两个mos管；电容c的一端连接vdd，电容c的另一端分别连接波纹采样器ma的正极输入端、电阻r2的一端以及第一mos管的漏极；电阻r的另一端分别连接第一mos管的源极和电阻r1的一端；第一mos管的栅极作为enn信号的输入端；电阻r1的另一端分别连接波纹采样器ma的负极输入端和第二mos管m7的漏极，波纹采样器ma的输出端连接第二mos管m7的源极，第二mos管的栅极作为vout信号输入端。

技术总结
本发明属于模拟集成电路中的电源管理领域，具体涉及一种基于衬底波纹注入的宽频带高PSR低压差线性稳压器，包括：基准电路、LDO主体电路、GTGS电路以及衬底波纹注入电路；LDO主体电路包括误差放大器EA、功率管Mp、电阻R<subgt;L</subgt;以及电容C<subgt;L</subgt;；本发明用于高PSR的无片外电容LDO电路，GTGS电路可以按照负载电流变化跟随相应的波纹放大倍数，BRI电路可以按照不同的放大倍数将处理后的波纹用于LDO主环路的PSR补偿，可以适用于各类需要低电压供电的射频电路，具有很强的通用性。

技术研发人员：廖鹏飞,唐太龙,李鹏,罗凯,雷旭,杨丰,黄晓宗,王国强
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4