驱动电路、模数转换器及数模转换器的制作方法

allin2025-03-27  23


本发明涉及集成电路领域,特别是涉及一种驱动电路、模数转换器及数模转换器。


背景技术:

1、对于需要大驱动能力的电压,一般需要增加一级驱动电路,常用的驱动电路结构如图1所示,采用ldo结构。晶体管m的源极连接电源,漏极连接电阻r,漏极电压反馈至运放的正相输入端;运放的反相输入端连接基准电压vref,并产生晶体管m的漏极电压与基准电压的差值;该差值用于调整晶体管m的栅极电压,基于“虚短虚断”原理,运放的正相输入端和反相输入端电压相等,进而使得晶体管m漏极输出的电压等于基准电压;该结构线性度好,波动小,负载驱动能力强。

2、为了稳定输出,一般会根据需要设置负载电容c,且电容c的容值越大越稳定,但是电容c的容值较大时,rc极点也相应增大,截止频率相应减小,影响运放的带宽和稳定性,负载变化时电压调节速度慢;为了获得大带宽,需要将电容c的容值设得较小,此时,rc极点小,截止频率大,动态反应速度快,但是输出电压的稳定性变差;因此,稳定性和动态反应速度相互矛盾,无法两者兼顾。此外,ldo的输出驱动能力强,放电能力受电阻r的大小影响,电阻r越大,静态电流越小,放电能力越差;反之,静态电流越大。

3、现有技术中还经常在最后一级采用推挽结构实现驱动,推挽结构能提供大电流,充放速度快,但是静态功耗非常大、带宽小、反应时间长,同样也会出现负载变化带来稳定性和建立时间的问题。

4、因此,如何兼顾驱动电路的稳定性和建立时间问题,已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

5、应该注意,上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明,并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种驱动电路、模数转换器及数模转换器,用于解决现有技术中驱动电路在大负载或者负载快速变化情况下,不稳定,建立时间慢(稳定性和建立时间无法兼顾)的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种驱动电路,所述驱动电路至少包括:

3、单位增益放大单元及推挽输出单元;

4、所述单位增益放大单元接收基准电压,基于功率管的源极电压与所述基准电压的差值调整所述功率管,以实现对所述基准电压的单位增益放大;

5、所述推挽输出单元连接所述单位增益放大单元,基于所述功率管的栅极电压及流经所述功率管的电流控制所述推挽输出单元的输出电压等于所述基准电压;还在所述推挽输出单元的输出电压波动时,基于所述推挽输出单元的输出电压与所述基准电压的差值调整推挽输出管的栅极电压,使得所述推挽输出单元的输出电压跟随所述基准电压。

6、可选地,所述单位增益放大单元包括运算放大器、第一电流源、功率管及第一负载模块;所述第一电流源、所述功率管及所述第一负载模块依次串联在电源电压和参考地之间;所述运算放大器的第一输入端连接所述功率管源极,第二输入端连接所述基准电压,输出端连接所述功率管的栅极。

7、更可选地,所述功率管包括第一pmos管,所述第一pmos管的源极连接所述第一电流源,漏极连接所述第一负载模块;所述第一负载模块包括第一nmos管,所述第一nmos管的栅极和漏极连接所述功率管,源极接地。

8、可选地,所述推挽输出单元包括第二电流源、第二负载模块、第三电流源、复制管、第一推挽输出管及第二推挽输出管;

9、所述第二电流源、所述第二负载模块及所述第三电流源依次串联在电源电压和参考地之间;

10、所述第一推挽输出管与所述第二推挽输出管依次串联在电源电压和参考地之间,所述第一推挽输出管的控制端连接所述第二电流源与所述第二负载模块的连接节点,所述第二推挽输出管的控制端连接所述第三电流源与所述第二负载模块的连接节点;

11、所述复制管的一端连接所述第一推挽输出管与所述第二推挽输出管的连接节点,另一端连接所述第三电流源与所述第二负载模块的连接节点,控制端连接所述功率管的栅极电压;

12、其中,所述复制管与所述功率管的阈值电压相等,流经所述复制管的电流与流经所述功率管的电流相等。

13、更可选地,所述第二负载模块包括第四电流源、负载及第二nmos管;

14、所述第四电流源与所述负载依次串联在电源电压与参考地之间;

15、所述第二nmos管的漏极连接所述第二电流源,源极连接所述第三电流源,栅极连接所述第四电流源与所述负载的连接节点,用于提供压降。

16、更可选地,所述复制管包括第二pmos管,所述第二pmos管的源极连接所述驱动电路的输出端,漏极连接所述第三电流源与所述第二负载模块的连接节点,栅极连接所述功率管的栅极。

17、更可选地,各电流源分别采用mos管实现,串联在电路中,栅极受对应偏置电压控制以得到相应电流;所述驱动电路还包括偏置单元,所述偏置单元为所述单位增益放大单元及所述推挽输出单元提供偏置电压。

18、更可选地,所述偏置单元包括:基准电流源及偏置产生模块;所述偏置产生模块连接所述基准电流源,基于所述基准电流源产生第一偏置电压及第二偏置电压,所述第一偏置电压用于偏置pmos管,所述第二偏置电压用于偏置nmos管。

19、可选地,所述驱动电路还包括电容,所述电容的上极板连接所述推挽输出单元的输出端,下极板接地。

20、为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种模数转换器,所述模数转换器至少包括:

21、上述驱动电路,用于驱动共模电压和/或参考电压;

22、模数转换电路,基于所述驱动电路的输出信号对输入信号进行模数转换。

23、为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种数模转换器,所述数模转换器至少包括:

24、上述驱动电路,用于驱动共模电压和/或参考电压;

25、数模转换电路,基于所述驱动电路的输出信号对输入信号进行数模转换。

26、如上所述,本发明的驱动电路、模数转换器及数模转换器,具有以下有益效果:

27、本发明的驱动电路、模数转换器及数模转换器解决了负载变化影响带宽和稳定性的问题,输出级与前级的带宽和稳定性不相关,既能实现大的驱动能力,又能应对快速变化的负载要求,具有高负载输出、响应时间快、静态功耗低的优点。

28、本发明的驱动电路可应用于周期性或者突发性对电容(或者其它高容性负载)提供确定的驱动电压的场合。



技术特征:

1.一种驱动电路,其特征在于,所述驱动电路至少包括:

2.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于:所述单位增益放大单元包括运算放大器、第一电流源、功率管及第一负载模块;所述第一电流源、所述功率管及所述第一负载模块依次串联在电源电压和参考地之间;所述运算放大器的第一输入端连接所述功率管源极,第二输入端连接所述基准电压,输出端连接所述功率管的栅极。

3.根据权利要求2所述的驱动电路,其特征在于:所述功率管包括第一pmos管,所述第一pmos管的源极连接所述第一电流源,漏极连接所述第一负载模块;所述第一负载模块包括第一nmos管,所述第一nmos管的栅极和漏极连接所述功率管,源极接地。

4.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于:所述推挽输出单元包括第二电流源、第二负载模块、第三电流源、复制管、第一推挽输出管及第二推挽输出管;

5.根据权利要求4所述的驱动电路,其特征在于:所述第二负载模块包括第四电流源、负载及第二nmos管;

6.根据权利要求4所述的驱动电路,其特征在于:所述复制管包括第二pmos管,所述第二pmos管的源极连接所述驱动电路的输出端,漏极连接所述第三电流源与所述第二负载模块的连接节点,栅极连接所述功率管的栅极。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的驱动电路,其特征在于:各电流源分别采用mos管实现,串联在电路中,栅极受对应偏置电压控制以得到相应电流;所述驱动电路还包括偏置单元,所述偏置单元为所述单位增益放大单元及所述推挽输出单元提供偏置电压。

8.根据权利要求7所述的驱动电路,其特征在于:所述偏置单元包括:基准电流源及偏置产生模块;所述偏置产生模块连接所述基准电流源,基于所述基准电流源产生第一偏置电压及第二偏置电压,所述第一偏置电压用于偏置pmos管,所述第二偏置电压用于偏置nmos管。

9.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于:所述驱动电路还包括电容,所述电容的上极板连接所述推挽输出单元的输出端,下极板接地。

10.一种模数转换器,其特征在于,所述模数转换器至少包括:

11.一种数模转换器,其特征在于,所述数模转换器至少包括:


技术总结
本发明提供一种驱动电路、模数转换器及数模转换器,包括:单位增益放大单元及推挽输出单元;单位增益放大单元接收基准电压,基于功率管的源极电压与基准电压的差值调整功率管,以实现对基准电压的单位增益放大;推挽输出单元连接单位增益放大单元,基于功率管的栅极电压及流经功率管的电流控制推挽输出单元的输出电压等于基准电压;还在推挽输出单元的输出电压波动时,基于推挽输出单元的输出电压与基准电压的差值调整推挽输出管的栅极电压,使得推挽输出单元的输出电压跟随基准电压。本发明具有高负载输出、响应时间快、静态功耗低的特点,解决了传统驱动电路,高负载和响应时间不能兼得的问题。

技术研发人员:卞剑涛,汪明亮
受保护的技术使用者:江苏尚飞光电科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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