低壓差線性穩(wěn)壓器設計.pdf

1、隨著手機、數(shù)碼相機、IPAD等便攜式電子產(chǎn)品以及集成系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,直流穩(wěn)壓芯片變得愈來愈重要。低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO,LOW Dropout Voltage Regulator)作為直流穩(wěn)壓芯片中的重要一員,以其穩(wěn)定的輸出、小的電壓紋波在集成系統(tǒng)的應用變得更為普遍。但是傳統(tǒng)LDO需要片外電容等效電阻進行穩(wěn)定性補償,因此在使用中帶來諸多不便,為此,本文在前人研究的基礎上,設計一款可用于作者前期設計的巨磁阻(GMR)集成數(shù)字電流傳感器中

2、的無電容型LDO芯片。
　　 本文首先對LDO的工作原理及影響性能指標的因素進行分析,利用放大器穩(wěn)定性補償?shù)睦碚搶鹘y(tǒng)LDO穩(wěn)定性補償方法進行分析,從理論上剖析傳統(tǒng)補償方法存在的弊端。
　　 然后,從系統(tǒng)的小信號模型入手,對無電容型LDO常用的三種頻率補償方法(嵌套式密勒補償、動態(tài)頻率補償、阻尼系數(shù)控制補償)進行分析和對比。隨后在阻尼系數(shù)控制補償中,根據(jù)DFC在整個系統(tǒng)中所起的作用,對Leung的研究中所用的DFC模塊進

3、行修改。
　　 結(jié)合電路設計目標,對LDO各模塊電路(如電壓基準源、誤差放大器、保護電路等)進行設計、仿真,并完成電路的版圖設計。其中為獲得高精度的基準電壓,電壓基準電路中使用曲率補償結(jié)構(gòu)提高基準電壓源的溫度穩(wěn)定性?；贑SMC0.5um CMOS工藝模型對個電路模塊及整體電路予以仿真,仿真結(jié)果顯示,電壓基準源在10KHz時PSRR(power supplyreiection ratio)為76dB,溫度系數(shù)為2.6ppm/℃;

4、LDO在1KHz時PSRR為60dB,溫度系數(shù)為7ppm/℃。隨后根據(jù)電路本身特征和版圖的設計規(guī)則,對整個電路的版圖進行設計。
　　 本設計采用CSMC的0.5um工藝流片,使用本實驗室現(xiàn)有平臺對芯片進行測試及分析。使用直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、測試機、數(shù)據(jù)采集卡、萬用表等設備對LDO的部分參數(shù)進行測試,測試結(jié)果表明:未校準的情況下,當電源電壓由3.5V增加到9V時,電壓基準源的輸出電壓變化了7mV,典型值(5V電源