【摘 要】
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随着半导体工艺的日益发展,片上系统芯片(System On Chip,SOC)对电源管理电路的要求也日益提高,当各个模块集成在同一芯片上后,信号间的交叉耦合和电源纹波噪声对电路的性能将起到极大的影响,因此通常需要能够提供干净电源电压的低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator,LDO)来供电,因此本文对LDO的等效输出噪声和电源抑制比进行了详细的分析和仔细的设计。本文通过对LDO
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随着半导体工艺的日益发展,片上系统芯片(System On Chip,SOC)对电源管理电路的要求也日益提高,当各个模块集成在同一芯片上后,信号间的交叉耦合和电源纹波噪声对电路的性能将起到极大的影响,因此通常需要能够提供干净电源电压的低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator,LDO)来供电,因此本文对LDO的等效输出噪声和电源抑制比进行了详细的分析和仔细的设计。本文通过对LDO的环路结构进行分析,采用了密勒补偿和Q值衰减的方式来对环路进行频率补偿,使其环路稳定性在不用负载情况下都较为良好;通过对LDO产生噪声的因素进行了详细的分析,在不增加电路复杂度的前提下,对LDO进行了低噪声设计;本文通过对电源纹波抑制能力的分析,确定了两条途径来提高LDO的电源抑制比:在低频段,通过提高环路增益来得到更好的PSR,在中高频段,通过设计了一款基于前馈纹波抵消技术的PSR增强电路,来对LDO的电源抑制比进行优化;为了更好的保证LDO的性能,本文为LDO电路设计了一款高电源抑制比低噪声低温度系数的参考电平产生电路,为LDO提供偏置电压;为了保证整个电路的供电安全,本文设计了过流保护电路;最后,本文对LDO进行了版图设计和仿真验证,并对仿真结果进行了分析。本文基于130nm CMOS工艺,设计了一款输入电压1.2V,输出电压0.9V的、负载电流范围为10μA~10mA的、用于向低压低功耗电路提供电源的低压差线性稳压电路,并对电路进行了仿真验证和结果的分析,仿真结果显示,在不同负载条件下,相位裕度均保持在60度以上,环路稳定性良好,负载调整率和线性调整率良好,具有较高的电源抑制比,在低频下,其电源抑制比优于-70dB,在1MHz优于-30dB,噪声性能较好,全频段等效输出噪声仅为102.37μV。
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