[发明专利]差分放大器电路、其控制方法、使用其的电压调节器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年9月8日向日本知识产权局提交的专利申请第2006-244424号的优先权，其内容通过引用融入本文。

技术领域

本专利说明书涉及差分放大器电路、使用该差分放大器电路的电压调节器、以及控制该差分放大器电路的方法，更具体地，涉及用于具有低电流消耗、并且能够迅速从未运行状态切换到运行状态的电压调节器的差分放大器电路。

背景技术

电压调节器的电路配置一般分为两类：一种为消耗大量电流以提高电源拒斥比(power-supply rejection ratio，PSRR)与负载瞬时响应；另一种不必以高速响应，并且由此可以限制电流消耗量。当在(例如)具有运行模式与备用模式(即休眠模式)的、不要求高速响应的蜂窝式电话中采用高速响应电压调节器时，备用模式下的电流消耗导致大量损失。

图1为显示典型电压调节器100的示例电路的图示。电压调节器100包括：第一误差放大器电路110与第二误差放大器电路120。需要以高速响应于输出电压V_out的波动的第一误差放大器电路110运行在高负载运行模式下，其中从输出端子101输出的电流量大。不需要以高速响应于输出电压V_out的波动的第二误差放大器电路120运行在低负载运行模式下，其中从输出端子101输出的电流量小，如在等待状态下。外部控制器提供控制信号来在第一误差放大器电路110与第二误差放大器电路120之间选择，并且控制切换开关SW1到SW3的切换。每个切换开关SW1到SW3在高负载运行模式下连接到点a，在低负载运行模式下连接到点b。基准电压V_ref施加到第一误差放大器电路110与第二误差放大器电路120。

在高负载运行模式下，偏置电压VA通过切换开关SW1施加到包含在第一误差放大器电路110中的NMOS晶体管M106与M107的每个栅极。偏置电流施加到第一误差放大器电路110，并且第一误差放大器电路110开始运行。在另一方面，因为作为第二误差放大器电路120的偏置电流发生器晶体管的NMOS晶体管M115的栅极通过切换开关SW2接地，并且NMOS晶体管M115在其栅极与源极之间短路，所以在其中不生成偏置电流，并且第二误差放大器电路120停止运行。

在低负载运行模式下，偏置电压VA通过切换开关SW2施加到第二误差放大器电路120中NMOS晶体管M115的栅极。偏置电流施加到第二误差放大器电路120，并且第二误差放大器电路120开始运行。在另一方面，因为作为第一误差放大器电路110的偏置电流发生器晶体管的NMOS晶体管M106与M107的每个栅极通过切换开关SW1接地，并且NMOS晶体管M106与M107的每一个在其栅极与源极之间短路，所以在其中不生成偏置电流，并且第一误差放大器电路110停止运行。另外，连接在电源电压VDD与NMOS晶体管M107之间的PMOS晶体管M103通过切换开关SW3在其栅极与源极之间短路，这保证了第一误差放大器电路110停止运行。由此，在不需要高速响应、并且其中电流量小(如在等待状态下)的低负载运行模式下，减少电流消耗。

当运行模式从低负载运行模式切换到高负载运行模式时，切换开关SW1从点b移动到点a，偏置电压VA施加到NMOS晶体管M106与M107的每个栅极，并且偏置电流开始供给第一误差放大器电路110。但是，因为NMOS晶体管M106与M107的每个栅极紧接切换之前通过切换开关SW1短路，所以栅极电压为零。

NMOS晶体在其栅极与源极之间具有栅极电容。因此，当切换开关SW1从点b移动到点a、并且偏置电压VA施加到NMOS晶体管M106与M107的每个栅极时，NMOS晶体管M106与M107的每个栅极不会立即达到偏置电压VA，需要时间来为NMOS晶体管M106与M107的每个栅极电容充电。因此，紧接运行模式从低负载运行模式切换到高负载运行模式之后，第一误差放大器电路110中的偏置电流不足，这会使输出电压V_out下降一会儿。当运行模式从高负载运行模式切换到低负载运行模式时，会发生同样的问题。

发明内容

本专利说明书描述了一种新颖的差分放大器电路，包括：差分对，包括多个晶体管；第一偏置电流发生器电路部分，被配置来生成至差分对的第一偏置电流；以及第一偏置电流控制电路部分，被配置来响应于来自外界的切换信号，控制第一偏置电流至差分对的供应。第一偏置电流发生器电路部分响应于切换信号，改变第一偏置电流的电流值。