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标题:
集成于射频芯片的LDO电路设计/仿真报告
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作者:
STGing
时间:
2022-6-13 10:28
标题:
集成于射频芯片的LDO电路设计/仿真报告
目录
7 ~; E) r6 K* V5 b5 o3 `4 l% w
第一部分 应用...................................................................................1
( M3 Z0 T- L8 Z) D7 F
LDO 的分析与设计............................................................................................................................................ 1
2 @& \: `) @' u& }
LDO 芯片的特点................................................................................................................................................ 1
4 Y" r2 g5 }" Z( p
LDO 芯片的详细性能参数................................................................................................................................ 1
) S P+ |0 ~% W: i1 p1 K* u$ ]
第二部分 电路设计报告...................................................................5
* V+ l9 M; i' w9 K
整体电路上电启动模块 ..................................................................................................................................... 5
4 q$ b7 m9 q# z3 a+ e \
电流偏置模块 ..................................................................................................................................................... 7
' e- \" a R8 s$ E/ K# w
带有修调功能的基准模块 ................................................................................................................................11
+ V. R8 g% a1 h V6 u. X
带隙基准源的修调电路设计 ........................................................................................................................... 21
2 e+ y* L/ Y+ a7 J5 l
预调整放大器模块 ........................................................................................................................................... 23
; ^. t: a0 f2 O% I4 U7 v, T: p
低通滤波器模块 ............................................................................................................................................... 27
_) k' D7 _ P2 ^/ M; i
保护电路模块 ................................................................................................................................................... 31
) H+ Y/ p5 f4 o1 d
电压跟随器模块 ............................................................................................................................................... 39
: d- N! k* X6 W% }3 k! }
第三部分 总体电路的仿真 ............................................................43
- u2 o( [; m' F" s. N
直流参数........................................................................................................................................................... 44
/ f" n) U8 f- S+ F- J% n
线性调整率....................................................................................................................................................... 45
- {" u5 c. z! e- d
负载调整率....................................................................................................................................................... 46
$ X! X. g# v% j# r u- j
静态电流........................................................................................................................................................... 46
6 A \% S4 ?" ?1 M2 t3 }# W. h
瞬态仿真........................................................................................................................................................... 47
9 F- F+ ^6 G, n7 g1 g! W$ Y" v0 H
噪声仿真........................................................................................................................................................... 48
9 E h p6 K+ S b
交流特性仿真 ................................................................................................................................................... 49
+ d" ]6 r F" b9 _! o+ P
PSRR 特性仿真 ................................................................................................................................................ 52
, z- N' [4 B: o* ?9 d4 A: _
第四部分 LDO 芯片版图设计.......................................................56
8 Y* A9 O) i7 Y/ j D
6 t, w& S( U2 o- H l9 u z
第一部分 应用
' Z; ~0 t- E h8 G. I
LDO 的分析与设计
7 i" p( w% n0 C
本论文完成了一种应用于集成于射频芯片的LDO的分析与设计。本文主要从稳定性、负载瞬态响应、电源抑制比和噪声四个方面进行了分析。然后，采用SMIC 0.18μm CMOS工艺完成了包括功率调整管、电阻反馈网络和误差放大器三个部分的电路设计，并用cadence SPECtre对设计的整体电路进行了仿真和优化，最终实现电路的设计要求，而且可以在片内集成。可在0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，电路正常工作时温度范围：-55℃~+125℃，该电路工作电压范围为2.1～3.6V，输出电压1.8V，输出电压在全范围的波动：≤4mV，输出电压准精度：≤10mV，最小压差在300mV以下，静态电流≤60uA；在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声积分约为，≤20μVRMS@20mA、≤50μVRMS@80mA、≤100μVRMS @300mA；电源抑制比（PSRR，在10KHZ以下）：≥60dB@20mA、≥60dB@80mA、≥60dB@300mA；线性调整率：≤0.1%；负载调整率：≤1%；启动时间：≤100us；电压瞬态响应：≤30us；负载瞬态响应：≤50us；输出启动电压过冲：≤100mV；集成输入欠压过压保护、输出断路保护。另外集成过温保护以及输入软启动电路。
. k7 l: B/ U: k/ L2 ]8 |1 y
8 H, B) n( Y# \5 L1 p
LDO 芯片的特点
& z7 T m% r- C
●低静态电流
) a0 G; P6 C8 B! ?. k! W( b
●0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，带载能力强
3 l \5 w" f% ?
●在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声小
) ], q% I' ?% [4 f3 u: Y
●高电源抑制比（PSRR，在100KHZ以下）
. q" {8 O6 S8 @) s4 ?/ d3 d3 c4 G# f; q
●可全片内集成
) b4 C. v9 B7 l$ y: ^# c8 S
5 ?4 J" T4 K& @8 q3 a/ d4 p
LDO 芯片的详细性能参数
" P$ u1 T6 ^5 @3 K( l1 R* s6 b7 i; a
下面将集中讲述一下此次芯片电路设计应该满足的条件，以便于在电路设计过程中有一个总体的设计框架和设计思路。
+ g; p+ }; Y& j2 H1 W' g
衡量LDO的性能参数较多，下面介绍主要的几种性能参数。从对这些性能的分析过程中，可以看到各个性能之间不是独立的，性能和性能之间会相互影响和制约。因此，在设计时，要根据具体要求来具体分析。
6 _: W; X+ e8 |. {) M5 T: G% t
1）电压差(Dropout Voltage)
' o. c! W# p2 s7 x
当输入电压下降时，输出电压不能再恒定在预定的值，这时的输入电压与预定的输出电压的差值就是电压差。在实际设计LDO时，为了达到更高的效率，常常希望电压差越小越好。一般通过增大功率调整管的尺寸，就可以使电压差减小。但是调整管尺寸的增大，会对稳定性、负载瞬态响应及电源抑制等性能有很大影响。因此，在设计时，需要根据具体要求来具体分析。
6 S! f1 x w& h6 E' m0 u
2）静态电流(Quiescent current)
/ g* W( T* x5 D9 G3 X- A
静态电流也叫接地电流，是LDO内部电路所消耗的电流，等于输入电流与负载电流的差值"低的静态电流能提高LDO的效率，延长电池的使用时间。静态电流包括带隙基准电压源和误差放大器消耗的电流，及调整管通过采样电阻网络到地的漏电流。对于用MOS晶体管做功率调整管的LDO，由于MOS是电压控制器件，因此它的静态电流与负载电流无关。
/ v* L' c) S1 z" B' W
+ I, E7 K b/ d$ z, q4 l
5 Z5 i2 g" y! @* ~) V
集成于射频芯片的 LDO电路设计报告.pdf
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作者:
CRAZY_argentina
时间:
2022-6-13 11:28
学习学习，||ヽ(*￣▽￣*)ノミ|Ю
作者:
big_gun
时间:
2022-6-13 14:26
谢谢分享这么好的资料，参考学习
作者:
Terran
时间:
2022-6-13 15:11
很细致，学习到了，感谢楼主
作者:
wu123123
时间:
2024-12-16 09:49
非常不错的资料，感谢楼主分享
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