线性电压调节器 【技术领域】
本发明涉及集成电路领域，尤其涉及线性电压调节器。
背景技术
图1是闭环锁相环系统功能结构图。图2是图1闭环锁相环系统中的低压差线性电压调节器功能结构图，该低压差线性电压调节器主要用于稳压。从图2中看出，该低压差线性电压调节器20包括：运算放大器A1、第一电阻R1和第二电阻R2构成的反馈网络21、以及电压调整管M1。图2中CL代表输出负载电容。Vin和Vout分别代表低压差线性稳压器20的输入电压和输出电压，可以外接闭环锁相环系统的其它模块。
当线性电压调节器20重载时，闭环锁相环系统工作频率较高，其输入频率和环路带宽值均较大，此时为保证闭环锁相环系统的稳定性，线性电压调节器20的开环增益带宽需设置较大；
当线性电压调节器20轻载时，闭环锁相环系统的工作频率较低，其输入频率和环路带宽值均较小，此时线性电压调节器20的开环增益带宽较小也能够保证闭环锁相环系统的稳定性。
对于外接于闭环锁相环系统的线性电压调节器20，为保证外接闭环锁相环系统的稳定性，要求线性电压调节器20的开环增益带宽需数倍于闭环锁相环系统带宽。由于图1中A点的等效负载电容值较大，为实现线性电压调节器20的所述带宽数倍于闭环锁相环系统带宽，常需使得线性电压调节器20的主极点位于A点，而不能置于Vout点。
如果将线性电压调节器20的主极点设置于A点，则该线性电压调节器20在轻载时稳定性将较差，尤其是负载范围较大时，不稳定性将更为严重，具体分析如下：
令运算放大器A1的增益为Av，A点的小信号等效电阻及电容分别为R1和C1，电压调整管M1的跨导、小信号等效输出电阻和电容分别为gmp、Rout和CL，线性电压调节器的主极点和第一非主极点分别为ωp和ωnp。此外，用GBW代表线性电压调节器的开环增益带宽积，PM代表它的相位裕度。则可以得到：
ωp=1R1C1,ωnp=1RoutCL]]> GBW=AvgmpRoutβ·ωp=AvgmpRoutβR1C1∝1W·I]]> 由于所以随着负载电流I增大，GBW值会减小，ωnp增大，于是相位裕度PM将增大，即当线性电压调节器20的主极点置于A处时，在轻载的情况下其稳定性较差。特别是负载范围较大时，在轻载情况下不稳定性会变得更加严重。
【发明内容】
本发明提供线性电压调节器，以提高现有线性调节器在轻载情况下稳定性差，尤其是负载范围较大时，不稳定性更严重的问题。
本发明提供的线性电压调节器，包括相互连接的运算放大器及反馈网络，其特征在于，还包括电压调整结构，连接至所述运算放大器及反馈网络，流经电压调整结构的电流部分流经反馈网络，所述电压调整结构用于根据流经反馈网络的电流大小来调整流经自身电流的大小，调整方向为反向调整。
可选的，所述电压调整结构具体包括：多个并联的MOS管，各个MOS管所属支路的通断由多个开关分别控制；所述多个开关连接有控制单元，所述控制单元用于根据流经所述反馈网络电流的大小来控制所述多个开关的断开和闭合，其中流经所述反馈网络的电流越小，闭合的开关越多。
可选的，所述控制单元具体包括：电流-电压转换模块，用于将流经所述反馈网络的电流转化为电压输出；模数转换模块，连接至电流-电压转换模块和所述多个开关，用于将所述电流-电压转换模块输出的电压转换为数字信号，该数字信号用于控制所述多个开关的断开和闭合。
可选的，所述电流-电压转换模块，具体包括：电流镜，连接至所述反馈网络，用于获得流经所述反馈网络的镜像电流；电压转换线路，连接至所述电流镜，用于将镜像电流转换为电压输出。
本发明实施例提供的线性电压调节器包括电压调整结构，能够调整流经电压调整结构的电流大小进而实现线性电压调节器输出电压的稳定性。在反馈网络电流过小时，增大电压调整结构的电流大小而提高线性电压调节器输出电压，在反馈网络电流过大即负载很轻时，降低电压调整结构的电流大小而降低线性电压调节器输出电压。
【附图说明】
图1为闭环锁相环系统功能结构图；
图2为图1闭环锁相环系统中的低压差线性电压调节器功能结构图；
图3为本发明实施例提出的线性电压调整器结构示意图；
图4为本发明实施例提出的线性电压调整期的具体结构示意图。
【具体实施方式】
本发明对现有线性电压调节器进行分析后发现，现有线性电压调节器之所以出现背景技术部分描述的问题，其原因在于，当负载阻抗或电阻大小变动时，流经反馈网络21的电流会变动，导致输出电压变动，即稳定性较差，尤其是在负载较轻时，上述问题尤为明显。因此如果能够根据负载大小来调整流经反馈网络21的电流，则能够降低输出电压的波动，提高稳定性，基于该想法，本发明实施例提出下述线性电压调整器：
图3是本发明实施例提出的线性电压调整器，结合该图，该线性电压调整期包括：
运算放大器A1；第一电阻R1和第二电阻R2构成的反馈网络；电压调整结构包括N位并联MOS管，其通断有N位开关控制；电流/电压转换电路检测线性电压调节器的电流值，并按一定比例缩小后，输出一电压值；然后再通过模数转换电路将电流/电压转换电路的输出电压值转换成N位数字控制信号，反馈至电压调整管的并联MOS开关控制端，控制不同数目的MOS管通断，得到不同的等效栅宽值。即重载(负载电流值较大)时，有较多的并联MOS管导通；轻载(负载电流值较小)时，有较少数目的并联MOS管导通。这样就既保证了线性电压调节器在重载条件下有足够大的增益带宽值，又保证了它在不同负载条件下的稳定性。
如图4所示，本发明实施例适用于宽频率输出范围锁相环的线性电压调节器电路由下面几部分电路组成：
●运算放大器A1；
●调整管M1；
●反馈电阻R1和R2；
●电流/电压转换电路(I-to-V Converter)
●模数转换器(ADC)；
该适用于宽频率输出范围锁相环的线性电压调节器电路工作原理如下：
首先利用电流镜原理，将线性电压调节器的输出电流按一定比例镜像(从降低功耗角度考虑)，得到镜像电流图4中运算放大器A2的存在是为了抑制沟长调制效应的影响，提高镜像电流精度。然后将电流/电压转换电路的模拟输出电压，用ADC电路(图4中为FlashADC，实际结构可通过功耗、输出位数等应用要求用其它的低功耗电路实现)得到N位数字输出，再反馈控制线性稳压器中的电压调整管的通断，得到不同的等效栅宽。当负载电流值较大时，有较多的并联MOS管导通；当负载电流值较小时，有较少数目的并联MOS管导通。这位就同时保证了线性电压调节器在重载条件下有足够大的GBW值以及在不同负载条件下的稳定性。
实际设计中，在很多应用条件下，控制数字位数取2至3位即可，这样ADC部分电路可以得到简化，消耗很少的功耗即可实现。此外，在电流精度要求不高的条件下，运算放大器A2也可以舍去，以进一步降低静态功耗。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。