低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、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(yīng)用變得更為普遍。但是傳統(tǒng)LDO需要片外電容等效電阻進(jìn)行穩(wěn)定性補(bǔ)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(chǔ)上,設(shè)計(jì)一款可用于作者前期設(shè)計(jì)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(duì)LDO的工作原理及影響性能指標(biāo)的因素進(jìn)行分析,利用放大器穩(wěn)定性補(bǔ)償?shù)睦碚搶?duì)傳統(tǒng)LDO穩(wěn)定性補(bǔ)償方法進(jìn)行分析,從理論上剖析傳統(tǒng)補(bǔ)償方法存在的弊端。
　　 然后,從系統(tǒng)的小信號(hào)模型入手,對(duì)無電容型LDO常用的三種頻率補(bǔ)償方法(嵌套式密勒補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)頻率補(bǔ)償、阻尼系數(shù)控制補(bǔ)償)進(jìn)行分析和對(duì)比。隨后在阻尼系數(shù)控制補(bǔ)償中,根據(jù)DFC在整個(gè)系統(tǒng)中所起的作用,對(duì)Leung的研究中所用的DFC模塊進(jìn)

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

4、LDO在1KHz時(shí)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(shè)計(jì)規(guī)則,對(duì)整個(gè)電路的版圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　 本設(shè)計(jì)采用CSMC的0.5um工藝流片,使用本實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有平臺(tái)對(duì)芯片進(jìn)行測試及分析。使用直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、測試機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、萬用表等設(shè)備對(duì)LDO的部分參數(shù)進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明:未校準(zhǔn)的情況下,當(dāng)電源電壓由3.5V增加到9V時(shí),電壓基準(zhǔn)源的輸出電壓變化了7mV,典型值(5V電源