快速启动与低通滤波器电路

技术领域

本发明属于低噪声稳压器技术领域，特别涉及快速启动与低通滤波器电路。

背景技术

LDO(低压差线性稳压器)一般由带隙基准源、误差放大器、功率器件和反馈网络以及一些辅助电路构成。其原理是利用带隙源产生的基准电压通过负反馈网络控制环路得到一个基本不随外界环境变化而变化的输出电压。LDO可以将不断变化的电源电压进行转换，使其成为能满足便携式设备中对噪声敏感的模拟模块和射频模块需求的低噪声稳定电压。

传统的基于片外电容滤波的LDO，其带隙基准输出端有一个引脚接到封装外部，用来外接一个滤波电容(一般为10nF)，与内部的电阻构成一个RC低通滤波器。这个结构可以滤除带隙基准源的输出噪声，使LDO的输出噪声减小。

但是，传统的LDO因为外接滤波电容的存在会使得在系统工作时要对电容进行充电，这会消耗一定的时间，降低了LDO的响应速度，使得启动时间从us级变为ms级，因此我们需要提出快速启动与低通滤波器电路来解决上述存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了快速启动与低通滤波器电路，包括控制电路、低通滤波电路和驱动电路，所述低通滤波电路包括电容C1和镜像电流源，所述电容C1并联在镜像电流源上，所述电容C1的一端设置有VREFC接收端，所述镜像电流源上设置有A4输入端；

所述驱动电路上分别设置有VREF接收端、A1输入端、VB2接收端、VB1接收端、A2输入端和A3输入端，所述控制电路包括施密特反相器，所述施密特反相器上并联有电容C3和电容C4，所述施密特反相器上分别设置有与VB1接收端连接的VB1输出端、D1输出端、与A1输入端连接的A1输出端、与A2输入端连接的A2输出端、与A3输入端连接的A3输出端和与A4输入端连接的A4输出端；

所述VREF接收端上电时且未达到规定值时，D1输出端为低电平，A1输出端和A2输出端为高电平，A3输出端和A4输出端为低电平，当VREF接收端上电完成后，D1输出端为高电平，电容C3进行充电，A1输出端和A2输出端为高电平，A3输出端和A4输出端为低电平，电容C1处于快速充电状态；

当所述电容C3上极板电压达到施密特反相器的翻转电平，且电容C4上极板电压未达到施密特反相翻转电平时，A1输出端和A2输出端为低电平，A3输出端和A4输出端为高电平，当电容C4上极板电压达到施密特反相器的翻转电平时，A1输出端和A2输出端保持低电平，A3输出端保持高电平，A4输出端变为低电平。

进一步的，所述镜像电流源包括MOS管M2和MOS管M1，所述MOS管M1的栅极与MOS管M2的栅极连接，所述电容C1并联在MOS管M1的源极与MOS管M2的源极之间，所述MOS管M1的漏极与MOS管的漏极均与驱动电路和控制电路电性连接。

进一步的，所述MOS管M2的源极连接有MOS管M3，所述MOS管M3的栅极连接有MOS管M11和MOS管M6，所述MOS管M11的源极与MOS管M6的源极连接，所述MOS管M11的栅极与MOS管M6的栅极连接，所述A4输入端位于MOS管M11的栅极与MOS管M6的栅极连接端上。

进一步的，当所述电容C3上极板电压达到施密特反相器的翻转电平，且电容C4上极板电压未达到后接施密特反相器翻转电平时，MOS管M3打开，使VREF接收端的电压与VREFC接收端的电压相等，当电容C4上极板电压达到施密特反相器的翻转电平时，MOS管M3关断，VREFC接收端上电完成，电容C1进行滤波工作。

进一步的，所述驱动电路包括MOS管M4、MOS管M5、MOS管M8、MOS管M9和MOS管M10，所述MOS管M4的漏极与MOS管M8的源极连接，所述VB2接收端连接在MOS管M4的栅极，所述A1输入端位于MOS管M8的栅极，所述MOS管M8的漏极与MOS管M9的栅极连接，所述MOS管M9的源极与MOS管M10的栅极连接，所述A3输入端位于MOS管M10的栅极，所述MOS管M4的漏极与MOS管M5的栅极连接，所述MOS管M5的源极与MOS管M9的漏极连接。

进一步的，所述驱动电路还包括MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14、MOS管M19、MOS管M18、MOS管M17和MOS管M16，所述VREF接收端位于MOS管M13的栅极上，且所述MOS管M13的栅极与VREF接收端之间连接有一端接地的电容C2，所述MOS管M16、MOS管M17和MOS管M18依次并联，所述MOS管M19与MOS管M14串联，所述MOS管M14的源极连接有MOS管M15，所述A2输入端位于MOS管M15的栅极，所述MOS管M12与MOS管M16串联，所述MOS管M13与MOS管M17串联，且所述MOS管M12的漏极与MOS管M13的漏极连接，所述MOS管M16的漏极设置有VDD连接端。

进一步的，所述MOS管M12的栅极连接有电阻R1，所述电阻R1的一端与电容C1与MOS管M2的连接端连接，且所述MOS管M12的栅极与电阻R1的连接端与MOS管M10的源极连接。

进一步的，所述施密特反相器包括MOS管M23、MOS管M24、MOS管M20、MOS管M21、MOS管M22、比较器I6、比较器I7和比较器I8，所述电容C3并联在MOS管M23上，所述电容C4并联在MOS管M24上，所述MOS管M23和MOS管M24并联在比较器I6的一端，所述D1输出端位于比较器I6的另一端，所述比较器I8连接在MOS管M24的源极，所述MOS管M22和MOS管M21串联，所述MOS管M21与MOS管M20并联，所述VB1输出端位于MOS管M20的栅极上，所述比较器I7连接在MOS管M20与MOS管M22之间。

进一步的，所述施密特反相器还包括加法器I5、加法器I11、反相器I4、反相器I9和反相器I10，所述加法器I5、加法器I11和反相器I4并联，所述比较器I8连接在加法器I5与加法器I11的连接端，所述反相器I9串联在加法器I11的另一端，所述反相器I10串联在反相器I4的一端。

进一步的，所述加法器I5的其中另一端与MOS管M22的栅极连接，所述A1输出端位于加法器I5与MOS管M22之间，所述A4输出端位于反相器I9的一端，所述A2输出端位于反相器I10的一端，所述A3输出端位于反相器I4与反相器I10之间。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过控制电路、低通滤波电路和驱动电路的配合，可以保证开启时能通过大电流对滤波电容进行快速充电，并在充电完成后使得电路的电流回归正常值，使得可以在实现LDO输出低噪声的同时进行快速启动，一定程度上提高了LOD输出的响应速度。

2、本发明通过施密特反相器与电容C4和电容C3的配合，当所述电容C3上极板电压达到施密特反相器的翻转电平，且电容C4上极板电压未达到施密特反相翻转电平时，A1输出端和A2输出端为低电平，A3输出端和A4输出端为高电平，以达到可以消除快速充电造成的过充和比较器输入失调产生的误差，提高充电的精准性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的控制电路的电路图；

图2示出了根据本发明实施例的驱动电路与低通滤波电路的连接电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了快速启动与低通滤波器电路，如图1和图2所示，包括控制电路、低通滤波电路和驱动电路，所述低通滤波电路包括电容C1和镜像电流源，所述电容C1并联在镜像电流源上，所述电容C1的一端设置有VREFC接收端，所述镜像电流源上设置有A4输入端；

所述镜像电流源包括MOS管M2和MOS管M1，所述MOS管M1的栅极与MOS管M2的栅极连接，所述电容C1并联在MOS管M1的源极与MOS管M2的源极之间，所述MOS管M1的漏极与MOS管的漏极均与驱动电路和控制电路电性连接，MOS管M2等效为一个阻值为Gohm量级的电阻，与电容C1一起构成一个截止频率很低的低通滤波器，MOS管M1与MOS管M2构成一个镜像电流源，且MOS管M1与MOS管M2宽长比的比值很大，流过MOS管M1的电流为1nA。

所述MOS管M2的源极连接有MOS管M3，所述MOS管M3的栅极连接有MOS管M11和MOS管M6，所述MOS管M11的源极与MOS管M6的源极连接，所述MOS管M11的栅极与MOS管M6的栅极连接，所述A4输入端位于MOS管M11的栅极与MOS管M6的栅极连接端上。

所述驱动电路上分别设置有VREF接收端、A1输入端、VB2接收端、VB1接收端、A2输入端和A3输入端，所述驱动电路包括MOS管M4、MOS管M5、MOS管M8、MOS管M9和MOS管M10，所述MOS管M4的漏极与MOS管M8的源极连接，所述VB2接收端连接在MOS管M4的栅极，所述A1输入端位于MOS管M8的栅极，所述MOS管M8的漏极与MOS管M9的栅极连接，所述MOS管M9的源极与MOS管M10的栅极连接，所述A3输入端位于MOS管M10的栅极，所述MOS管M4的漏极与MOS管M5的栅极连接，所述MOS管M5的源极与MOS管M9的漏极连接，VB1接收端和VB2接收端由带隙基准电路产生的偏置电压，D1输出端信号随着VREF接收端的变化而变化，在电源启动过程中，VREF接收端上升到规定值之前，D1输出端为低电平，VREF接收端上电完成后，D1输出端为高电平。

所述驱动电路还包括MOS管M12、MOS管M13、MOS管M14、MOS管M19、MOS管M18、MOS管M17和MOS管M16，所述VREF接收端位于MOS管M13的栅极上，且所述MOS管M13的栅极与VREF接收端之间连接有一端接地的电容C2，所述MOS管M16、MOS管M17和MOS管M18依次并联，所述MOS管M19与MOS管M14串联，所述MOS管M14的源极连接有MOS管M15，所述A2输入端位于MOS管M15的栅极，所述MOS管M12与MOS管M16串联，所述MOS管M13与MOS管M17串联，且所述MOS管M12的漏极与MOS管M13的漏极连接，所述MOS管M16的漏极设置有VDD连接端。

所述MOS管M12的栅极连接有电阻R1，所述电阻R1的一端与电容C1与MOS管M2的连接端连接，且所述MOS管M12的栅极与电阻R1的连接端与MOS管M10的源极连接。

所述控制电路包括施密特反相器，所述施密特反相器上并联有电容C3和电容C4，所述施密特反相器上分别设置有与VB1接收端连接的VB1输出端、D1输出端、与A1输入端连接的A1输出端、与A2输入端连接的A2输出端、与A3输入端连接的A3输出端和与A4输入端连接的A4输出端；

所述施密特反相器包括MOS管M23、MOS管M24、MOS管M20、MOS管M21、MOS管M22、比较器I6、比较器I7和比较器I8，所述电容C3并联在MOS管M23上，所述电容C4并联在MOS管M24上，所述MOS管M23和MOS管M24并联在比较器I6的一端，所述D1输出端位于比较器I6的另一端，所述比较器I8连接在MOS管M24的源极，所述MOS管M22和MOS管M21串联，所述MOS管M21与MOS管M20并联，所述VB1输出端位于MOS管M20的栅极上，所述比较器I7连接在MOS管M20与MOS管M22之间。

所述施密特反相器还包括加法器I5、加法器I11、反相器I4、反相器I9和反相器I10，所述加法器I5、加法器I11和反相器I4并联，所述比较器I8连接在加法器I5与加法器I11的连接端，所述反相器I9串联在加法器I11的另一端，所述反相器I10串联在反相器I4的一端。

所述加法器I5的其中另一端与MOS管M22的栅极连接，所述A1输出端位于加法器I5与MOS管M22之间，所述A4输出端位于反相器I9的一端，所述A2输出端位于反相器I10的一端，所述A3输出端位于反相器I4与反相器I10之间。

所述VREF接收端上电时且未达到规定值时，D1输出端为低电平，A1输出端和A2输出端为高电平，A3输出端和A4输出端为低电平，当VREF接收端上电完成后，D1输出端为高电平，电容C3进行充电，A1输出端和A2输出端为高电平，A3输出端和A4输出端为低电平，电容C1处于快速充电状态；此时控制电路中，电容C3需要一定时间进行充电，因此电容C3两端的压差会逐渐增大，在电容C3电平未达到施密特反相器的翻转电平之前，驱动电路会对电容C1进行快速充电，使得VREFC接收端电压逐渐增大，当VREFC接收端低于VREF接收端时，MOS管M14栅极电压很低，因此MOS管M19会对电容C1进行快速充电，而随着VREFC接收端电压越来越高，MOS管M14的栅极电压随之降低，充电电流减小，最终电路工作在单位增益缓冲器状态，VREFC接收端电压基本等于VREF接收端电压。

当所述电容C3上极板电压达到施密特反相器的翻转电平，且电容C4上极板电压未达到施密特反相翻转电平时，A1输出端和A2输出端为低电平，A3输出端和A4输出端为高电平，当电容C4上极板电压达到施密特反相器的翻转电平时，A1输出端和A2输出端保持低电平，A3输出端保持高电平，A4输出端变为低电平。

当所述电容C3上极板电压达到施密特反相器的翻转电平，且电容C4上极板电压未达到后接施密特反相器翻转电平时，MOS管M3打开，使VREF接收端的电压与VREFC接收端的电压相等，这样可以消除快速充电造成的过充和比较器输入失调产生的误差；当电容C4上极板电压达到施密特反相器的翻转电平时，MOS管M3关断，VREFC接收端上电完成，低通滤波器则正常工作，电容C1进行滤波。

综上，主要由控制电路、低通滤波电路和驱动电路组成的特定电路结构，可以保证开启时能通过大电流对滤波电容进行快速充电，并在充电完成后使得电路的电流回归正常值，使得可以在实现LDO输出低噪声的同时进行快速启动，一定程度上提高了LOD输出的响应速度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。