用于折疊共源共柵放大器的跨導(dǎo)增益的快速恢復(fù)方案的制作方法
【專利說明】用于折疊共源共柵放大器的跨導(dǎo)増益的快速恢復(fù)方案 相關(guān)申請的交叉引用
[0001] 本申請要求享有于2014年8月22日提交的美國臨時(shí)申請序列號62/040692的權(quán) 益，在此通過引用將其整體合并用于所有意圖和目的。
【附圖說明】
[0002] 關(guān)于下面的描述和附圖，本發(fā)明的益處、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中：
[0003] 圖1是被配置為使其輸出禪合電阻器-電容器（RC)電路的誤差放大器的折疊共 源共柵放大器（FCA)的簡化示意圖；
[0004] 圖2是被配置為使其輸出禪合到其反相輸入的緩沖器的FCA的簡化示意圖； 陽0化]圖3是用常規(guī)恢復(fù)方案實(shí)現(xiàn)的FCA的示意圖；
[0006] 圖4是時(shí)序圖，該時(shí)序圖繪制當(dāng)從低功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換回到正常操作狀態(tài)時(shí)（諸如在 上電或復(fù)位（POR)期間）或在重新激活圖1的FCA時(shí)圖3的FCA的跨導(dǎo)增益GM ;
[0007] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的圖1的FCA的示意圖；
[0008] 圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可被用作圖5的偏置電路的低電流偏置電路的更詳細(xì)示意 圖；
[0009] 圖7是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例可被用作圖5的偏置電路的低電流偏置電路的更詳細(xì)示 意圖；
[0010] 圖8是時(shí)序圖，該時(shí)序圖繪制當(dāng)從低功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換回到高功率正常操作狀態(tài)時(shí) (諸如在POR期間）或在重新激活圖1的FCA時(shí)圖1的FCA的跨導(dǎo)增益GM ; W及
[0011] 圖9是被配置有包括功率管理系統(tǒng)的功率系統(tǒng)的電子設(shè)備的簡化框圖，該功率管 理系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的圖1的FCA。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 由于它們靠近軌輸入共模、高直流值C)增益和易于補(bǔ)償，折疊共源共柵放大器 (FCA)被廣泛用于功率管理集成電路（1C)。在電池功率管理應(yīng)用中，模擬構(gòu)件塊在低功率 狀態(tài)期間被典型地?cái)嚯?，W延長電池壽命。然而，模擬構(gòu)件塊應(yīng)當(dāng)在轉(zhuǎn)換到高功率狀態(tài)（例 如正常狀態(tài)）時(shí)迅速恢復(fù)，W便獲得良好的瞬態(tài)響應(yīng)?；謴?fù)方案用于發(fā)揮在功率狀態(tài)之間 轉(zhuǎn)換的作用。傳統(tǒng)的恢復(fù)方案具有相對長的不固定的動態(tài)跨導(dǎo)增益（GM)恢復(fù)時(shí)間。運(yùn)樣 長的恢復(fù)時(shí)間對于其中快速電壓增益恢復(fù)時(shí)間比跨導(dǎo)增益恢復(fù)時(shí)間更重要的諸如比較器 之類的一些應(yīng)用可能是足夠的，但是對于其中跨導(dǎo)增益恢復(fù)時(shí)間在傳遞函數(shù)中起著重要作 用的諸如緩沖器和誤差放大器之類的其它應(yīng)用一般是不可接受的。
[0013] 圖1是被配置為使其輸出禪合電阻器-電容器（RC)電路的誤差放大器的折疊共 源共柵放大器（FCA) 101的簡化示意圖。圖2是被配置為使其輸出禪合到其反相輸入的緩 沖器的FCA 101的簡化示意圖。運(yùn)樣的應(yīng)用常見于有功率管理的IC中。在有電池功率管 理的配置中，F(xiàn)CA 101被配置成在低功率狀態(tài)期間掉電（power down), W延長電池壽命。如 本文中進(jìn)一步描述地，F(xiàn)CA 101還被配置成從低功率狀態(tài)或從掉電狀態(tài)迅速恢復(fù)，使得FCA 101與傳統(tǒng)配置相比具有改進(jìn)的瞬態(tài)響應(yīng)。
[0014] 圖3是用常規(guī)恢復(fù)方案實(shí)現(xiàn)的FCA 300的示意圖。FCA 300包括放大器電路301和 偏置電路303。如本文所使用地，每個(gè)FCA具有：被配置為折疊共源共柵放大器的放大器電 路，W及為放大器電路提供偏置電壓的偏置電路。放大器電路301包括P型晶體管P1、P2、 P3、P4、P5、P6和P7 W及N型晶體管N1、N2、N3和M。Pl具有：禪合到電源電壓VDD的源 極，禪合到節(jié)點(diǎn)305的漏極，W及接收偏置電壓PBIAS的柵極。P2和P3分別具有禪合到節(jié) 點(diǎn)305的源極。P2具有禪合到節(jié)點(diǎn)307的漏極，W及接收非反相或正輸入INP的柵極。P3 具有禪合到節(jié)點(diǎn)309的漏極，W及接收反相或負(fù)輸入INN的柵極。INP和INN形成FCA 300 的差分輸入對。
[001引如本文所使用，P型晶體管可W是P型或P溝道MOS (PM0巧晶體管等等，而N型晶 體管可W是N型或N溝道MOS(NM)巧晶體管等等。還可考慮替代的晶體管類型，諸如其它 類型的場效應(yīng)晶體管（FET)或雙極結(jié)型晶體管度JT)等等。
[0016] P4、P5、P6和P7和N1、N2、N3和M禪合在共源共柵配置中。正如所示，P4和P5 具有禪合到VDD的源極。P4具有禪合到P6的源極的漏極，而P5具有禪合到P7的源極的漏 極。P4和P5的柵極禪合在一起，并且禪合到P6的漏極。偏置電壓PCAS被提供給P6和P7 的柵極。P6的漏極禪合到Nl的漏極，而P7的漏極禪合到N2的漏極。偏置電壓NCAS被提 供給Nl和N2的柵極。Nl的源極禪合到節(jié)點(diǎn)307, Nl的源極進(jìn)一步禪合到N3的漏極。N2 的源極禪合到節(jié)點(diǎn)309,N2的源極進(jìn)一步禪合到M的漏極。N3和M的源極禪合到電源參 考節(jié)點(diǎn)，諸如接地（GND)。偏置電壓NBIAS被提供給N3和M的柵極。P7和N2的漏極在輸 出節(jié)點(diǎn)311處禪合在一起，輸出節(jié)點(diǎn)311提供FCA 311的輸出信號OUT。
[0017] 偏置電路303向放大器電路301提供偏置電壓PBIAS、NBIAS、PCAS和NCAS。偏置 電路303包括：P型晶體管P8、P9和P10, N型晶體管N5、N6、N7和N8,電容器Cl和C2,開 關(guān)S1、S2、S3、S4、S5和S6, W及提供偏置電流IB的電流源313。Sl和Cl禪合在VDD與節(jié) 點(diǎn)315之間，而S2禪合在節(jié)點(diǎn)315與產(chǎn)生（develop)偏置電壓NBIAS的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)317之 間。S3禪合在節(jié)點(diǎn)317與GND之間。產(chǎn)生NBIAS的節(jié)點(diǎn)317禪合到N5、N6和N7的柵極。 電流源313被配置成獲得到節(jié)點(diǎn)317的偏置電流IB的源（source)。N5具有在節(jié)點(diǎn)317處 禪合到其柵極的其漏極，并且具有禪合到GND的其源極。N6具有禪合到產(chǎn)生出PCAS的節(jié) 點(diǎn)318的其漏極，W及禪合到GND的其源極。N7具有禪合到產(chǎn)生出PBIAS的節(jié)點(diǎn)319的其 漏極，并具有禪合到GND的其源極。N8具有在產(chǎn)生出NCAS的節(jié)點(diǎn)321處禪合在一起的柵極 和漏極，并且具有禪合到GND的源極。P8、P9和PlO各自具有禪合到VDD的源極。P8具有 在節(jié)點(diǎn)318處禪合在一起的柵極和漏極。P9具有在節(jié)點(diǎn)319處禪合在一起的柵極和漏極。 PlO具有禪合到節(jié)點(diǎn)319的柵極，W及禪合到節(jié)點(diǎn)321的漏極。S4禪合在VDD與節(jié)點(diǎn)319 之間，S5禪合在節(jié)點(diǎn)319與節(jié)點(diǎn)323之間，而S6和C2各自禪合在節(jié)點(diǎn)323與GND之間。
[0018] FCA 300代表可用于有功率管理的包括電池應(yīng)用等等的應(yīng)用的各種常規(guī)配置。開 關(guān)S1-S6用于在正?；?高"功率狀態(tài)與低功率狀態(tài)之間切換W節(jié)省功率來延長電池壽命。 在圖示的配置中，放大器電路301不被切換，而是切換偏置電路303 W在功率狀態(tài)之間轉(zhuǎn) 換。提供給開關(guān)S1-S6的控制信號未被示出，但是一般每個(gè)開關(guān)在正常狀態(tài)期間的兩個(gè)狀 態(tài)之一中W及在低功率狀態(tài)期間的其它狀態(tài)中。例如，在正?；蛏想姞顟B(tài)中，開關(guān)S2和S5 打開，而其余開關(guān)斷開，而在低功率或斷電狀態(tài)期間，開關(guān)S1、S3、S4和S6打開，而開關(guān)S2 和S5斷開。然而，由于在開關(guān)S1-S6之間的時(shí)序考慮，多個(gè)控制信號必須用于在功率狀態(tài) 之間轉(zhuǎn)換。W運(yùn)種方式，為了控制開關(guān)，功率轉(zhuǎn)換具有相對復(fù)雜的時(shí)序考慮。
[0019] 圖4是時(shí)序圖，該時(shí)序圖繪制當(dāng)從低功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換回到正常操作狀態(tài)時(shí)（諸如在 上電或