自适应控制稳压电源 【技术领域】
本发明属于一种稳压电源，尤其是一种应用于低功耗振荡器的并能够自适应控制输出电压的稳压电源。
技术背景
现有应用于低功耗振荡器的稳压电源，应能满足以下两种要求，即当振荡器起振时，该稳压电源需要向振荡器提供较高的电压，以便快速起振；当振荡器正常工作时，稳压电源提供的电压要刚好能维持振荡器，消耗的电流应尽可能小。
在这类应用中，要求在振荡器正常工作时消耗的电流尽可能低，同时又要求振荡器在任何时候不能停振，需要稳压电源能保持振荡器所须的最低电压，因此，稳压电源电路应能满足以下的最低要求：
(1)电源电压发生波动或电源电压由5V向3.3V切换，应保证稳压电源输出基本保持不变或在允许范围之内；
(2)当稳压电源切换到低功耗状态时，电压输出应保证在设计的范围内；
(3)无论是在电压切换还是低功耗切换过程中，都要保证稳压电源的电压不得低于额定的设计电压。
(4)在工艺发生偏差时，要保证进入低功耗状态时，电压输出应保证在设计的范围内。
现有技术如图1所示，应用于低功耗振荡器的稳压电源由一阶放大器、电阻网络和电容网络构成，该一阶放大器主要有参考电流源、镜像电路及偏置等组成，如图2所示，其中参考电流源有一个栅级接地的N型耗尽管组成，需要特殊的耗尽工艺，并且要求控制管子的零偏导通电流，这电流的大小影响整个电路的功耗，它的开环放大倍数大约为85；由R1、R2组成的电阻网络与一阶放大器组成负反馈放大电路，表达式为：Vd＝(R1/R2)ROIgs；由图2中的电路可以看出，稳压电源地输出Vd经电阻网络的分压，影响镜像电流源的偏置，最终反馈给Vd，使得Vd稳定；而电路中的电容网络C1、C2会影响反馈的反应速度。
此电路中的CTL控制信号是外电路判断振荡器已经进入稳定状态后而给出的信号，当此信号作用后，使R1的阻值变大，改变电阻网络的分压比，通过负反馈电路，降低了Vd的输出电压，最终降低振荡器的功耗。
通过采用码点(C1C2C3C4)的方式来决定电阻网络中四个控制信号，并以此来调节切换到低功耗状态后的输出电压，它们都能完成上述(1)和(2)和(3)的要求，但是却不能同时满足上述(4)的要求。
如图3所示，在设计中我们给出了一条比较理想的曲线来拟合电源切换和低功耗切换的情况，以确定在开始时能使振荡器快速起振，在电源切换后能继续稳定输出，在低功耗切换后还能保证振荡器所需的电压，同时又使整个电路的功耗最小。此条曲线是根据某条特定的工艺线给出的典型曲线。
在现有电路中，特别是一阶放大器受工艺的影响比较大，因此它的开环放大倍数会有所改变，从而造成Vd的输出特性随之改变，如图4所示。
为此，针对某些特定的工艺参数，我们可以只修改一层码点板，即修改C1C2C3C4的值，来修改电阻网络。使得Vd向理想曲线靠拢。如果发现某一批参数变化很大，是可以通过更换码点板来解决。如果码点注入在较后的步骤，这样做是绝对可行的。但是这样做，要先知道什么情况下的参数不好，什么情况下参数很好，以及不好时是往哪个方向变化，是Vd太高，还是太低。现提供在特定情况下的调整：调整步长是0.05V/step，C1C2C3C4以原码的形式表示：1111表示最小；0111表示最大；0000是正常的选择，此时Vd的电压在1.30V左右。通过试验我们可以根据不同的电阻网络选择得到一组Vd的曲线，如图5所示。这样一来，可以适应不同的工艺参数条件。
虽然能通过专门的工艺措施，如更换码点板，可以解决工艺偏差的问题，但是这需要增加工艺制造成本。
【发明内容】
本发明需要解决的技术问题是提供一种自适应控制稳压电源，该稳压电源电路结构简单，不需增加工艺的复杂性和工艺制造成本，能满足运用于低功耗振荡器的基本要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种自适应控制稳压电源，该稳压电源包括有可由输入控制端切换的电源低功率切换电路，由一阶放大器、电阻网络和电容组成的反馈电路，所述自适应控制稳压电源还包括有一个与电阻网络相串联的PMOS管。
所述PMOS管的栅极接地，PMOS管源、漏串联接在电阻网络中，作为一个电阻使用，其阻值是受电阻网络中流过的电流控制的；所述电阻网络有四个输入端，并可由这四个输入端产生出一组信号，用来微调其分压比，共有十六级可调，每级步长0.05伏；所述电阻网络由多段高阻多晶电阻构成，该高阻多晶电阻的阻值为每方8K～12KΩ；所述一阶放大器的参考电流源由一个N型的耗尽管实现，其开环放大倍数为85；所述电源低功耗切换电路由一路控制信号ct1控制CMOS开关，从而加减电阻网络的阻值；所述电阻网络的四个输入端C1C2C3C4采用码点选择或为铝二直接与电源和地相连。
由于采取了上述的方案，本发明与现有技术相比所具有的优点是：
本发明通过在电阻网络中串入一个常开启的PMOS管，使得电阻网络的电阻分压比成为动态的，且与工艺参数相跟随，从而使得稳压电路的输出也与工艺参数相跟随，且这种跟随性表现为负反馈特性。这样，本发明不需增加工艺的复杂性和工艺制造成本，能满足运用于低功耗振荡器的基本要求；而且结构简单，适合大生产的需要，还能降低生产成本。
【附图说明】
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
图1是现有技术中只采用码点选择的稳压电源的电路图；
图2是一阶放大器的电路结构图；
图3是稳压电源输出Vd的理想曲线图；
图4是当工艺偏差时稳压电源输出的Vd曲线图；
图5是码点控制端C1C2C3C4不同值下稳压电源输出的Vd的曲线图；
图6是本发明自适应控制稳压电源的基本电路实现图；
图7是本发明自适应控制稳压电源在工艺偏差时输出的Vd曲线图；
图8是本发明自适应控制稳压电源在码点控制端C1C2C3C4不同值下稳压电源输出的Vd的曲线图；
图9是本发明自适应控制稳压电源的又一种基本电路实现图。
【具体实施方式】
如图6所示，本发明自适应控制稳压电源，主要由电源低功率切换电路和反馈电路组成，所述电源低功耗切换电路由一路控制信号ct1控制CMOS开关，从而加减电阻网络的阻值；所述反馈电路由一阶放大器、电阻网络和电容组成，所述一阶放大器的参考电流源由一个N型的耗尽管实现，其开环放大倍数为85。
所述电阻网络串联有一PMOS管，该PMOS管的栅极接地，PMOS管源、漏串联接在电阻网络中，作为一个电阻使用，其阻值Rp是受电阻网络中流过的电流控制的；所述电阻网络由R1和R2组成，其中R2有四个码点控制端C1C2C3C4，并可由这四个输入端产生出一组信号，用来微调其分压比，共有十六级可调，每级步长0.05伏；且该电阻网络由多段高阻多晶电阻构成，阻值为每方8K～12KΩ。
现有技术中，CMOS管子的特性Ids＝KW/L(Vds-Vth)2，可以看出它其实是一个动态的电阻，即Rp＝Vds/Ids又由于稳压电源的输出Vd＝((R1+Rp)/R2)ROIgs。当Vd变大时，Ids变大，它的电阻Rp变小，但由此电路可知，Vd变小；而VD变小时，Ids变小，它的电阻Rp变大，根据反馈电路特性，Vd变大。因此在加入这P管后，对于Vd起到了自适应调节的作用，不管在参数向何种方向变化，Vd的输出始终稳定在一个特定的值的附近。这个最终Vd的输出值与该常开启的PMOS管的宽长比(W/L)和电阻网络R1、R2有关。
在此电路的设计中，使的新的电阻网络中的R1’＝R1-Rp，其中R1为原始设计中电阻网络中R1的值。对于Rp的值的选择，可以参考PMOS管在典型参数下常开启的PMOS管的电阻值。在本电路设计中，PMOS管的参数为W/L为12/1.2，此时在工艺偏差时，Vd的曲线如图7所示。
同样，可修改C1C2C3C4的值，来修改电阻网络，可以调节Vd的初始电压。如果需要起振的电压较高，则只需修改C1C2C3C4的值。对于不同的C1C2C3C4的值，可以看到Vd的曲线，如图8所示。
本电路中，改变R1的值而使用的码点控制端C1C2C3C4，主要是为了适应工艺改变的需要而设置的；而在本发明电路中，对于低功耗切换已无明显作用，具体如图7所示。而起振电压只要满足最低要求即可使电路工作，即为参考工艺参数最坏时的起振电压，使得设置的C1C2C3C4只需要满足此最低要求。这样，可在生产中还可省去了一层码点版工艺，从而降低了成本。
本发明的改进电路，如图9所示，主要是将控制信号C1C2C3C4由码点选择改为有铝二直接与电源和地相连，选定一组码点。即使更换振荡器，需要较高电压，也只需更改铝二即可。
本发明通过在电阻网络R1中串入一个常开启的P管，使得电阻网络的电阻分压比成为动态的，且与工艺参数相跟随，从而使得稳压电路的输出也与工艺参数相跟随，且这种跟随性表现为负反馈特性。这样本发明电路结构简单，不需增加工艺的复杂性和工艺制造成本，能有效地实现所需要的功能，很容易地满足性能上的要求，又能适应工艺参数的变化，适合大生产的需要，还能降低生产成本。
虽然对本发明结合具体实施例进行描述，但是，本技术领域内的熟练人员能根据上述的内容进行许多替换、修改和变化，是显而易见的。因此，体现后本发明精神实质的替换、修改和变换也应属于本发明的保护范围。