隨著半導(dǎo)體工藝的日益發(fā)展,片上系統(tǒng)芯片（System On Chip,SOC）對電源管理電路的要求也日益提高,當各個模塊集成在同一芯片上后,信號間的交叉耦合和電源紋波噪聲對電路的性能將起到極大的影響,因此通常需要能夠提供干凈電源電壓的低壓差線性穩(wěn)壓器（Low-Dropout Regulator,LDO）來供電,因此本文對LDO的等效輸出噪聲和電源抑制比進行了詳細的分析和仔細的設(shè)計。本文通過對LDO的環(huán)路結(jié)構(gòu)進行分析,采用了密勒補償和Q值衰減的方式來對環(huán)路進行頻率補償,使其環(huán)路穩(wěn)定性在不用負載情況下都較為良好;通過對LDO產(chǎn)生噪聲的因素進行了詳細的分析,在不增加電路復(fù)雜度的前提下,對LDO進行了低噪聲設(shè)計;本文通過對電源紋波抑制能力的分析,確定了兩條途徑來提高LDO的電源抑制比:在低頻段,通過提高環(huán)路增益來得到更好的PSR,在中高頻段,通過設(shè)計了一款基于前饋紋波抵消技術(shù)的PSR增強電路,來對LDO的電源抑制比進行優(yōu)化;為了更好的保證LDO的性能,本文為LDO電路設(shè)計了一款高電源抑制比低噪聲低溫度系數(shù)的參考電平產(chǎn)生電路,為LDO提供偏置電壓;為了保證整個電路的供電安全,本文設(shè)計了過流保護電... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LDO相關(guān)期刊論文統(tǒng)計圖

第二章LDO的基本結(jié)構(gòu)與原理5第二章LDO的基本結(jié)構(gòu)與原理低壓差線性穩(wěn)壓器（LowDropoutRegulator，LDO）屬于電源管理電路的一種，不產(chǎn)生能量，同時負責向某一特定的負載智能高效地進行供電，根據(jù)負載場合的不同，在一定范圍內(nèi)，將直流電壓轉(zhuǎn)換為固定直流電壓輸出[16]。這一類電路在直流到直流電壓的轉(zhuǎn)換、電壓調(diào)節(jié)和能量轉(zhuǎn)換中有著至關(guān)重要的作用。低壓差線性穩(wěn)壓器在隔離噪聲和抑制紋波方面優(yōu)點突出，同時也是一種成本低、易集成、控制機制簡單、外圍元件少以及輸出電壓穩(wěn)定的電路結(jié)構(gòu)。2.1LDO的基本原理與結(jié)構(gòu)作為線性負反饋系統(tǒng)，LDO為了實現(xiàn)對負載端電壓的控制，其方式為在系統(tǒng)內(nèi)部建立負反饋，這樣能夠在一定范圍的負載電流下，為負載提供較為穩(wěn)定的電壓。一個最基本的LDO通常都具有以下三個引腳：接地引腳GND，輸入電壓Vin和輸出電壓Vout[19]。主要結(jié)構(gòu)通常包含誤差放大器（ErrorAmplifier，EA），反饋網(wǎng)絡(luò)，充當功率器件的調(diào)整管（passMOSFET）、參考電壓產(chǎn)生模塊、有的可能還會有輔助模塊用以提高LDO性能和一些能夠保證LDO穩(wěn)定工作的外圍器件，如圖2-1所示。圖2-1LDO基本框架拓撲圖LDO的基本工作原理是將采樣輸出電壓得到的值與參考電壓產(chǎn)生模塊輸出的參考電壓，通過誤差放大器進行比較得到一個差值，EA將放大此差值，以此得到

第二章LDO的基本結(jié)構(gòu)與原理7（1）靜態(tài)電流靜態(tài)電流的定義是當LDO不向負載提供電流時，整個電路消耗的電流[33]。如圖2-2所示，電源通過LDO將電流注入到芯片，其中一部分流入了LDO電路以維持其正常工作，另一部分將通過LDO注入到負載，如式（2-4）所示OUTINQIII（2-4）其中，IIN是LDO所消耗的總電流，IQ是LDO的靜態(tài)電流，IOUT是LDO從輸出端向負載電路所提供的電流。圖2-2LDO靜態(tài)電流圖隨著消費電子市場日漸繁榮，更低功耗的設(shè)計逐漸受到人們青睞，而IQ直接關(guān)系到LDO的功耗，有效降低其靜態(tài)電流也成為設(shè)計者們關(guān)注的焦點。（2）漏失電壓LDO使用外部電源作輸入電壓，通常是需要較為穩(wěn)定的，外部電源提供合適的范圍時，LDO能夠正常工作，工藝水平等眾多因素都將影響外部電源能為提供LDO的正常工作的最大值。LDO的調(diào)整管類型等因素也將影響外部電源提供的能夠保證LDO正常工作的最小值[31]。通常，我們定義dropout電壓是使得LDO能夠開始輸出預(yù)設(shè)電壓時，調(diào)整管輸入輸出電壓之差。圖2-3中是LDO輸出電壓隨輸入電壓變化的典型過程，其中橫軸表示的是輸入電壓，縱軸表示的是輸出電壓，當輸入電壓在減小的過程中開始超過最小輸入電壓VA時，LDO能夠正常工作。這個時候位于調(diào)整區(qū)（RegulationRegion），此時，LDO的環(huán)路能夠穩(wěn)定輸出電壓。當輸入電壓繼續(xù)減小，直到小于LDO的最小VA時，電路中各器件開始不在工作在正確的靜態(tài)點，輸出電壓也隨之降低，低于預(yù)設(shè)值，LDO開始進入線性區(qū)（DropoutRegion）。如果輸入電壓再進一步減小，輸

【參考文獻】：
碩士論文
[1]一種用于高速低抖動時鐘電路的片上電源系統(tǒng)設(shè)計[D]. 周琦.電子科技大學(xué) 2019
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[5]一種片上集成的低壓差線性穩(wěn)壓器設(shè)計[D]. 李甜.電子科技大學(xué) 2016
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本文編號：3580005