本文關(guān)鍵詞：高瞬態(tài)響應(yīng)高電源抑制比LDO

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【摘要】：近年來,隨著信息技術(shù)的發(fā)展,基于片上系統(tǒng)的便攜式電子設(shè)備迅速普及。與此同時,集成電路工藝尺寸不斷縮小,片上系統(tǒng)集成的功能模塊不斷增加,處理器主頻越來越快。電源管理作為片上系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊成為模擬集成電路研究的熱點。直流穩(wěn)壓器是電源管理模塊的核心,主要分為低壓差線性穩(wěn)壓器、開關(guān)電源和電荷泵三種結(jié)構(gòu)。其中,低壓差線性穩(wěn)壓器以高電源抑制比、低噪聲、低成本等優(yōu)勢成為了研究熱點。為了提高模數(shù)混合型片上系統(tǒng)中射頻接收機的可靠性和靈敏度,本文基于Nuvoton0.35μm 5V標準CMOS工藝,設(shè)計了一種具有高快速響應(yīng)速度、高電源抑制比的無片外電容型低壓差線性穩(wěn)壓器。首先,設(shè)計了過沖電壓改善電路使系統(tǒng)在過沖狀態(tài)下開啟一條快速響應(yīng)的放電通路為輸出節(jié)點放電;設(shè)計了欠沖電壓改善電路使系統(tǒng)在欠沖狀態(tài)下開啟一條快速響應(yīng)的放電通路為功率管柵極節(jié)點放電以提高壓擺率電流。然后,綜合MOS管的亞域值區(qū)、線性區(qū)、飽和區(qū)工作特點,設(shè)計了一款帶預(yù)抑制電路的CMOS電壓基準源,獲得了低紋波分量的基準電壓,從而極大提高了低壓差線性穩(wěn)壓器的低頻電源抑制比。最后,通過采樣功率管電流生成一個受控電阻,受控電阻與電容串聯(lián)構(gòu)成密勒補償產(chǎn)生一個隨負載變化的零點,在負載變化條件下此零點與輸出極點有相同的變化趨勢從而實現(xiàn)了零點極點追蹤補償。欠沖電壓改善電路可提供一個固定零點,用來補償功率管柵極極點從而實現(xiàn)固定零點補償。通過環(huán)路補償不僅使系統(tǒng)在全負載范圍內(nèi)獲得了很好的環(huán)路穩(wěn)定性,而且提高了單位增益帶寬,進一步提高了環(huán)路的響應(yīng)速度。采用Cadence軟件完成了原理圖設(shè)計和前仿真。LDO的額定輸出電壓為3.3V;當電源電壓大于3.51V,LDO進入正常工作狀態(tài);最大帶載能力為100mA;當負載在1m A~100mA范圍內(nèi)發(fā)生跳變,跳變時間為1μs,輸出節(jié)點所產(chǎn)生的過沖電壓為40mV,欠沖電壓為97.66m V;采用鋰電池最大輸出電壓(4.2V)供電時,滿載對應(yīng)低頻電源抑制比為-69dB,空載對應(yīng)低頻電源抑制比為-73dB。全負載范圍內(nèi)相位裕度大于60o。然后,完成了版圖設(shè)計和后仿真,后仿真結(jié)果與前仿真結(jié)果基本一致,正在流片驗證。仿真結(jié)果表明,本文提出的瞬態(tài)增強電路、高電源抑制比CMOS帶隙基準源以及環(huán)路補償方法可以有效的提高低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)速度和電源抑制比。
【關(guān)鍵詞】：低壓差線性穩(wěn)壓器 瞬態(tài)響應(yīng) 電源抑制比 基準電壓源
【學(xué)位授予單位】：長沙理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN47;TM44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 LDO研究的背景和意義9-12
• 1.2 LDO國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀與趨勢12-15
• 1.3 論文內(nèi)容以及安排15-16
• 第二章 LDO的基本結(jié)構(gòu)與性能分析16-30
• 2.1 LDO的基本結(jié)構(gòu)16-18
• 2.2 LDO的PSRR和瞬態(tài)響應(yīng)分析18-22
• 2.3 LDO穩(wěn)定性分析22-26
• 2.4 LDO的其它性能指標分析26-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 高瞬態(tài)響應(yīng)高電源抑制比LDO設(shè)計30-59
• 3.1 系統(tǒng)設(shè)計30-31
• 3.1.1 系統(tǒng)框圖30-31
• 3.1.2 高瞬態(tài)響應(yīng)設(shè)計思路31
• 3.1.3 高電源抑制比設(shè)計思路31
• 3.2 模塊設(shè)計31-48
• 3.2.1 主體電路設(shè)計31-32
• 3.2.2 瞬態(tài)增強電路設(shè)計32-35
• 3.2.3 基準電壓源設(shè)計35-47
• 3.2.4 溫度保護電路設(shè)計47-48
• 3.3 環(huán)路穩(wěn)定性分析48-51
• 3.4 前仿真結(jié)果與分析51-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 版圖設(shè)計與后仿真59-68
• 4.1 版圖設(shè)計59-62
• 4.2 后仿真62-67
• 4.3 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文）75

【參考文獻】

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本文編號：877448