一种全CMOS基准的低功耗LDO设计与研究

发布时间：2025-01-18 12:04

　　便携式电子产品的普及使电源管理芯片成为IC行业重点关注的对象之一。随着电子产品的快速升级换代,以及电源管理市场的扩大,电源管理在集成电路领域中占据重要地位。作为直流电源管理芯片的一种,低压差线性稳压器具备成本低廉、输出噪声低、高精度、结构简单等优点,可为系统中用电模块提供高质量的电源电压,有不可替代的地位。因此,在保证成本低廉和高集成度的前提下,需要研发新的功耗低、高稳定性、响应速度快的电源管理芯片。本文着重于低功耗LDO的设计与研究。论文中叙述了低压差线性稳压器的结构和性能参数,给出折中关系为电路设计提供理论基础。针对低功耗LDO,提出采用亚阈值工作状态的All-CMOS带隙基准和动态自偏置技术,降低电路的静态电流;为优化瞬态响应加入过冲抑制电路,降低输出过冲电压。动态自偏置技术通过采集功率PMOS的负载电流,提高误差运放的静态电流,实现负载变化时电路结构的转变,提高重载下的瞬态响应及电流利用率。过冲抑制电路可以对负载电流和电源电压发生瞬时变化时,对过冲电压进行下拉或上拉。文章分析了传统带隙基准原理和影响因素,介绍All-CMOS基准的亚阈值工作原理,提出电路设计并推导出基准电压公式。...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.1传统基准电压源示意图

兰州交通大学硕士学位论文-21-3带隙基准电压源一个完整的模拟电路系统必定包含一个稳定的电源，需要带隙基准电压源为完整的系统提供一个高精度的基准电压和基准电流。它广泛应用于模数（AD）转换器、DC/DC、传感器等电路系统中。它使系统在外部环境，例如工艺、工作温度、电源电压、负载变....

图3.2四种传统基准电压源

一种全CMOS基准的低功耗LDO设计与研究-22-K是一个常数，是热电压。当K值适当时，使得正负温度系数相互抵消，从而得到理论上的零温度系数。上式是最理想条件下的带隙基准电压公式，实际需要满足=+()(3.2)n是电路中三极管的数量，和是常数。如果负温度系数满足=(4+)(3.3....

图5.1带隙基准温度特性曲线

一种全CMOS基准的低功耗LDO设计与研究-44-5电路仿真结果及版图设计设计基于SMIC0.13um工艺，采用CadenceSpectre和Calibre进行PVT（ProcessVoltageTempature）仿真和验证[45]。仿真环境为电源电压1.2～3.3V，负载电流....

图5.2带隙基准电源电压变化下的直流仿真

兰州交通大学硕士学位论文-45-NM10影响正向电压；晶体管尺寸需要成比例匹配，不易调节，因此电压变化较大，温漂系数较大。（2）电源电压漂移系数在0～3.3V电源电压下，分别对三种工艺角的输出电压扫描，结果如下图5.2带隙基准电源电压变化下的直流仿真图5.3带隙基准电源抑制比

本文编号：4028593