基于ADC+SAR双环路数字LDO的研究与实现

发布时间：2021-10-15 14:51

　　现代片上系统（SoC）设计采用多个电源域为子系统提供稳定的稳压直流电压,SoC需要使用具有快速瞬态性能、低功耗和可集成的稳压器。低压差稳压器（LDO）具有完全片上集成,更小的硅面积,和更低的输出电压噪声的优势,使其成为广泛使用的拓扑结构之一。和模拟低压差稳压器（ALDO）相比,数字低压差稳压器（DLDO）提供更低的电压操作,更小的面积,易于工艺扩展,并有可能实现更快的瞬态响应的高级控制方案,使其适用于更精细的几何数字密集型SoC。传统的DLDO存在速度、精度和功耗之间的权衡,且不能立刻响应输出电压的变化。此外,为了提高瞬态响应,输出端需要一个大的电容。本文采用了双环路控制的DLDO,粗调环路采用可变参考电压的Flash ADC进行控制,能够立即响应输出电压变化并提供大的电流转换,细调环路采用逐次逼近寄存器（SAR）结构,提供低输出电流,进一步提高调节精度,精确的实现快速电压调节。代码控制器消除了粗调环路的电压纹波并且防止了两个环路之间的竞争。同时为了消除极限循环振荡并降低静态电流,在细调操作之后添加冻结模式,边界检测器解决了小负载电流阶跃粗调环路调节失效的问题。为了改善输出电压的下冲和... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 ALDO的研究现状
    1.3 DLDO的研究现状
    1.4 本文的研究内容
    1.5 本文的结构安排
第二章 DLDO的工作原理和性能指标
    2.1 DLDO的基本结构和原理
    2.2 DLDO的性能指标
        2.2.1 压差
        2.2.2 线性调整率
        2.2.3 负载调整率
        2.2.4 静态电流和电流效率
        2.2.5 瞬态特性
        2.2.6 电源抑制比
        2.2.7 品质因数(FOM)
    2.3 小结
第三章 双环路的DLDO方案设计
    3.1 设计指标
    3.2 DLDO的双环路方案
        3.2.1 可变参考电压的Flash ADC
        3.2.2 逐次逼近寄存器(SAR)
    3.3 DLDO的控制方案
    3.4 DLDO的建模与稳定性分析
        3.4.1 粗调环路建模
        3.4.2 细调环路建模
        3.4.3 系统稳定性分析
    3.5 DLDO的LCO建模与分析
    3.6 DLDO的工作原理
    3.7 本章小结
第四章 DLDO关键模块的设计与仿真
    4.1 数字模块设计
        4.1.1 代码控制器
        4.1.2 SAR控制器
    4.2 Flash ADC
    4.3 参考变换器
    4.4 模拟增强电路
    4.5 动态比较器
    4.6 边界检测器
    4.7 开关阵列的设计
    4.8 本章小结
第五章 版图设计与系统仿真
    5.1 模拟版图概述
        5.1.1 版图设计中的寄生效应
        5.1.2 版图中的匹配
    5.2 数字版图概述
    5.3 关键模块的版图设计
        5.3.1 动态比较器的版图设计
        5.3.2 数字控制器版图
        5.3.3 整体DLDO版图
    5.4 仿真结果
        5.4.1 瞬态响应测试
        5.4.2 负载调整率和PVT
        5.4.3 线性调整率
        5.4.4 静态电流
        5.4.5 性能对比
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速低功耗CMOS动态锁存比较器的设计[J]. 李靖坤,杨骁,陈国晏,娄付军,邱伟彬.  华侨大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于阻尼系数控制频率补偿的无电容型LDO设计[J]. 邹志革,杨诗洋,邹雪城,雷鑑铭,陈晓飞,余国义.  微电子学与计算机. 2009(07)

硕士论文
[1]基于先进工艺的全集成LDO关键技术研究[D]. 马晓飞.电子科技大学 2018



本文编号：3438158