一种事件触发型驱动电路提高DLDO瞬态响应的电路及方法
本发明涉及一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的电路及方法，属于集成电路。
背景技术：
1、随着互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，cmos)工艺的不断进步，超深亚微米技术已经成为现代集成电路制造的主流。基于金属氧化物半导体结构的场效应晶体管可以分为两种类型：pmos管(正型金属氧化物半导体场效应晶体管)和nmos管(负型金属氧化物半导体场效应晶体管)。
2、在一些对功耗要求极低的应用中，例如便携式设备和无线传感器网络，电路需要在非常低的电源电压下工作，接近晶体管阈值电压。特别是对于数字电路模块来说，这种需求尤为明显。为了解决这种需求，y.okuma在2010年率先提出数字低压差线性稳压器(dldo)的概念，由一个比较器，一个双向移位寄存器和一组相同尺寸的pmos功率管组成的开关阵列构成。
3、在dldo中pmos管阵列的导通通常由双向移位存器控制，而双向移位寄存器由系统时钟clk驱动。研究数字ldo瞬态响应可以发现，在负载电流由轻载切换到重载的时候，电路中比较器与双向移位寄存器很难在负载电流变化的第一时间及时响应，理论上作出响应的时间应该两个时钟周期，在这段时间差里负载电流变化量由负载电容充放电提供，因此输出端电压会产生一个下冲电压。虽然加快时钟频率能改善瞬态响应的上下冲，但会增加系统功耗以及影响系统稳定性。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的电路及方法，可以更快的响应输出电压的变化得到相应的脉冲信号，将其脉冲信号耦合到原来的电路时钟信号，极大的改善瞬态响应的下冲电压，更加快速的调节输出电压。
2、术语解释：
3、上升沿和下降沿是数字电路中常用的术语，指的是一个信号从低电平到高电平转换以及从高电平到低电平转换的瞬间。
4、本发明采用如下技术方案：
5、一方面，本发明提供一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的电路，包括比较器、双向移位寄存器、pmos管阵列、瞬态检测器以及同或门，比较器用于比较参考电压vref与输出电压vout的大小并输出up信号，产生后的up信号接入双向移位寄存器，双向移位寄存器输出done<1:n>信号，用于控制pmos管阵列的导通数目；
6、瞬态检测器输入vout，输出va信号，va信号接入同或门一端，时钟信号clk与同或门连接，产生新的控制时钟信号控制比较器和双向移位寄存器。
7、优选的，所述瞬态检测器由两级电路组成，第一级电路由2个相等的恒流源i1与i2、2个nmos晶体管m9与m10、2个反相器inv1和inv2、耦合电容c1以及电阻r1组成，第二级电路由pmos晶体管m1、m2、m3，尾电流管m4和2个由pmos晶体管m5、pmos晶体管m6、nmos晶体管m7、nmos晶体管m8首尾相接形成的反相器组组成；
8、第一级电路的nmos晶体管m9、m10的源级接地vss，nmos晶体管m9的漏级接反相器inv1的输入端，定义为c端，nmos晶体管m10的漏级接电阻r1的b端；耦合电容c1上极板接输出电压vout，下极板接nmos晶体管m10栅极和电阻r1的a端；恒流源i1流进nmos晶体管m9管的漏级，恒流源i2流进nmos晶体管m10管的漏级；反相器inv1的输出enb接反相器inv2的输入，反相器inv2的输出ena接入第二级电路；
9、第二级电路的pmos晶体管m1、m2、m3的源级接电源vdd，尾电流管m4的源级接地vss，m1、m3、m4的栅极接inv2的输出enb；pmos晶体管m5、m6的源级接m2的漏级，nmos晶体管m7、m8的源级接m4的漏级；m5、m7的栅极接m3、m6、m8的漏级，节点定义为va，m6、m8的栅极接m1、m5、m7的漏级，节点定义为vb。
10、另一方面，本发明提供一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的方法，时钟信号(clock，clk)的上升沿来时比较器进行vref与vout比较得到up信号，在时钟信号的第二个上升沿时更新双向移位寄存器输出信号done调节pmos管阵列；如果vref<vout，up＝1，关闭更多数目的pmos管；如果vref>vout，up＝0，打开更多数目的pmos管；最后vout将趋近于vref，达到理想的输出电压。
11、优选的，具体步骤为：
12、s1：在负载电流未变化时，反相器inv1输出enb为低电平，反相器inv2输出ena为高电平，在第二级电路中m1、m3管将导通，m2与m4管将截止，va与vb拉到高电平；
13、s2：当负载电流从轻载切换到重载，输出电压vout会产生一个下冲电压，即vout下降，耦合电容c1电压两端不能突变即a端电压也会跟着下降，a端电压下降导致b端电压上升，b端电压的上升将会导致c端电压的下降；此时反相器inv1的输出enb会从低电平拉到高电平，则有反相器inv2的输出ena会从高电平拉到低电平；
14、s3：enb从低电平拉到高电平，ena从高电平拉到低电平，m1与m3截止，m2与m4导通，m5～m8组成的双稳态电路工作，此时va会快速的拉低，vb仍保持高电平；
15、s4：待输出电压稳定之后，反相器inv1的输出enb会拉回低电平，反相器inv2的输出ena会拉回高电平，致使va与vb又重新回到高电平；此时，可得到一个va的电平信号，信号状态由高电平到低电平再到高电平；
16、s5：va信号作为瞬态检测的信号输出接入同或门的一端，时钟信号clk接同或门的另一端，产生新的时钟信号clk_in替换原来的时钟信号clk，以更快作出反应，适应负载电流的变化，将输出电压拉回，实现调整。
17、本发明未详尽之处，均可参见现有技术。
18、本发明的有益效果为：
19、1、本发明可以在负载电流发生变化时更快的响应，输出电压的变化得到相应的脉冲信号，将其脉冲信号耦合到原来的电路时钟信号，极大的改善瞬态响应的下冲电压，更加快速的调节输出电压。
20、2、本发明能够缩短输出电压恢复到参考电压vref的时间。
技术特征：
1.一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的电路，其特征在于，包括比较器、双向移位寄存器、pmos管阵列、瞬态检测器以及同或门，比较器用于比较参考电压vref与输出电压vout的大小并输出up信号，产生后的up信号接入双向移位寄存器，双向移位寄存器输出信号，用于控制pmos管阵列的导通数目；
2.根据权利要求1所述的事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的电路，其特征在于，所述瞬态检测器由两级电路组成，第一级电路由2个相等的恒流源i1与i2、2个nmos晶体管m9与m10、2个反相器inv1和inv2、耦合电容c1以及电阻r1组成，第二级电路由pmos晶体管m1、m2、m3，尾电流管m4和2个由pmos晶体管m5、pmos晶体管m6、nmos晶体管m7、nmos晶体管m8首尾相接形成的反相器组组成；
3.一种事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的方法，其特征在于，时钟信号的上升沿来时比较器进行vref与vout比较得到up信号，在时钟信号的第二个上升沿时更新双向移位寄存器输出信号done调节pmos管阵列；如果vref<vout，up＝1，关闭更多数目的pmos管；如果vref>vout，up＝0，打开更多数目的pmos管；最后vout将趋近于vref，达到理想的输出电压。
4.根据权利要求3所述的事件触发型驱动电路提高dldo瞬态响应的方法，其特征在于，具体步骤为：
技术总结
本发明涉及一种事件触发型驱动电路提高DLDO瞬态响应的电路及方法，属于集成电路技术领域，包括比较器、双向移位寄存器、PMOS管阵列、瞬态检测器以及同或门，比较器用于比较参考电压V<subgt;REF</subgt;与输出电压V<subgt;OUT</subgt;的大小并输出UP信号，产生后的UP信号接入双向移位寄存器，双向移位寄存器输出信号，用于控制PMOS管阵列的导通数目；瞬态检测器输入V<subgt;OUT</subgt;，输出VA信号，VA信号接入同或门一端，时钟信号与同或门连接，产生新的控制时钟信号控制比较器和双向移位寄存器。本发明可以更快的响应输出电压的变化得到相应的脉冲信号，将其脉冲信号耦合到原来的电路时钟信号，极大的改善瞬态响应的下冲电压，更加快速的调节输出电压。
技术研发人员：曹超,甘泽标,徐龙飞,赵伟,徐辉,骆文雅,郭海君
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23