【摘要】：隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展,我國對航天事業(yè)的發(fā)展越發(fā)重視,集成電路技術(shù)作為航天技術(shù)領(lǐng)域的中流砥柱,如何在復(fù)雜的航天環(huán)境中保證集成電路芯片的可靠性是人們的研究熱點。低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)以其低功耗、高精度和響應(yīng)速度快等優(yōu)越性能成為使用廣泛的電源管理電路之一。因此研究具有抗輻照特性的LDO具有十分重要的意義。本文的研究目的是設(shè)計了一個無片外電容LDO模塊,用于集成在一款抗輻照數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)芯片內(nèi)為其地址解碼和數(shù)據(jù)鎖存模塊等數(shù)字電路提供電源電壓。本文首先根據(jù)整體電路的抗輻照要求,抗總劑量輻射不低于100Krad(Si),分析了總劑量輻射效應(yīng)對集成電路的影響機理,并且提出相應(yīng)的抗輻照方案進行加固,使電路達到抗總劑量輻照要求。本文所設(shè)計的無片外電容LDO要求在5V~6.3V輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出4.8V的電壓,最低壓差為200mV。由于本文所設(shè)計的LDO是給數(shù)字電路提供電源電壓,因此不僅要保證LDO的輸出精度,而且對電路的負載瞬態(tài)響應(yīng)要求很高。本文分析對比了傳統(tǒng)LDO和無片外電容LDO在負載瞬態(tài)響應(yīng)性能上的差異,結(jié)合目前已有的無片外電容LDO負載瞬態(tài)增強電路,提出了適合本文的瞬態(tài)增強方案。本文所設(shè)計的LDO為三級結(jié)構(gòu),第一級為折疊式共源共柵誤差放大器,第二級為緩沖器,第三級為PMOS功率調(diào)整管,本文所采用的頻率補償方案為嵌套式密勒補償(NMC),本文在負載瞬態(tài)增強方案中不僅通過第二級緩沖器增大調(diào)整管的柵端壓擺率,并且還增加了額外的瞬態(tài)增強電路,進一步改善系統(tǒng)的負載瞬態(tài)響應(yīng)。本文使用Dongbu HiTek BCD 0.18μm工藝庫完成了電路每個模塊的設(shè)計和整體仿真,最終在電源電壓為5V,負載電容為50pF,溫度為27攝氏度時的仿真結(jié)果為:最小壓差為200mV,最大可驅(qū)動負載為100mA,負載調(diào)整率為0.2493(μV/mA),線性調(diào)整率為0.197(mV/V),整個環(huán)路的低頻增益最少為97dB,系統(tǒng)的相位裕度最小為75度,電源抑制比最小為84dB(100Hz),負載電流為從2mA~100mA的階躍電流時,輸出端的最大過沖電壓僅為37.7mV,最后利用環(huán)柵MOS管完成整體電路的版圖。整體而言,本文所設(shè)計的無片外電容LDO符合本文的設(shè)計要求。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN402
【圖文】：

所以傳統(tǒng) LDO 通過片外電容及其等零點 Zesr，來抵消 PEA對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。系對系統(tǒng)造成影響，需要將其置于單位增益帶寬之統(tǒng)保持穩(wěn)定。 負載瞬態(tài)響應(yīng)分析是衡量 LDO 性能的重要參數(shù)之一，LDO 電路作O 為數(shù)字模塊電路提供電源電壓時，由于數(shù)字電零到滿載或者從滿載到零的突變，此時良好的 LDLDO 通常會在片外接一個微法級的大電容，該大對于 LDO 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)同樣意義非凡，它可充電來減小因調(diào)整管不能及時響應(yīng)負載變化而引以用圖 2.4 的 LDO 瞬態(tài)波形示意圖來分析傳統(tǒng)

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖3.3 環(huán)柵結(jié)構(gòu) NMOS 管版圖其中中間環(huán)形結(jié)構(gòu)是柵，環(huán)柵內(nèi)部的有源區(qū)是晶體管的漏端，環(huán)柵外圍的有源區(qū)是晶體管的源端，本文所設(shè)計的環(huán)柵結(jié)構(gòu)是在截角正多邊形的基礎(chǔ)上增加左右兩條邊的長度，這對環(huán)柵晶體管等效寬度的影響是：在其基礎(chǔ)上增加左右兩條邊的等效寬度，并不影響其在拐角處的等效寬度，因此本文在文獻[8]所提出的等效公式上進行修改之后為：W 2 ( L L) L 4( d 2 L) 2a(3-1)其中 為擬合系數(shù)一般為 0.05，d 為內(nèi)部正多邊形的邊長，a 為相較于正多邊形增加的邊長長度。另外，環(huán)柵晶體管的柵長度等效為源漏之間的最小距離，在每個管子都有自己的阱接觸環(huán)和 ISO 隔離保護環(huán)

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 胡玉松;馮全源;;一種高增益快速響應(yīng)且無片外電容型LDO設(shè)計[J];電子器件;2015年02期

2 陳海波;吳建偉;李艷艷;謝儒彬;朱少立;顧祥;;總劑量加固對SOINMOS器件抗輻射特性的影響[J];電子與封裝;2014年12期

3 王常;吳震;鄧朝勇;;一種無片外電容LDO的瞬態(tài)增強電路設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2013年04期

4 金梓才;戴慶元;黃文理;;一種基于LDO穩(wěn)壓器的帶隙基準電壓源設(shè)計[J];電子器件;2009年06期

5 鄒志革;鄒雪城;雷擰銘;楊詩洋;陳曉飛;余國義;;無電容型LDO的研究現(xiàn)狀與進展[J];微電子學(xué);2009年02期

6 高文鈺,嚴榮良,余學(xué)峰,任迪遠,范隆;MOSFET的電離輻照效應(yīng)[J];半導(dǎo)體學(xué)報;1992年08期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王憶;高性能低壓差線性穩(wěn)壓器研究與設(shè)計[D];浙江大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 楊變霞;封閉形柵NMOS晶體管的設(shè)計與器件特性研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 許聰;高PSRR低功耗LDO的設(shè)計[D];復(fù)旦大學(xué);2012年

本文編號：2739568