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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:
RGB_lamp
时间:
2022-7-28 10:35
标题:
集成于射频芯片的LDO电路设计/仿真报告
第一部分 应用...................................................................................1
3 P6 h9 {0 Z3 O i j
LDO 的分析与设计............................................................................................................................................ 1
) @2 q4 R" P1 i& ^& w' y
LDO 芯片的特点................................................................................................................................................ 1
$ D/ k) t. N s' \& n
LDO 芯片的详细性能参数................................................................................................................................ 1
$ x% n( q$ ]+ E, j p' n
第二部分 电路设计报告...................................................................5
6 Z( d3 p2 W: E) ]: n$ C
整体电路上电启动模块 ..................................................................................................................................... 5
% o) U+ `- u" l9 u7 Z" J' n2 e
电流偏置模块 ..................................................................................................................................................... 7
& O( C2 s1 t+ i# i6 i3 S
带有修调功能的基准模块 ................................................................................................................................11
, U/ M2 e/ f; A5 S; d' c* g
带隙基准源的修调电路设计 ........................................................................................................................... 21
! f2 u b( F+ b) s5 ]
预调整放大器模块 ........................................................................................................................................... 23
( v1 g6 o3 S2 |! e l4 |
低通滤波器模块 ............................................................................................................................................... 27
# A" I; b' t+ N8 R8 H4 f1 L4 Z
保护电路模块 ................................................................................................................................................... 31
6 J' B2 C; @1 [0 Y& `8 S/ E
电压跟随器模块 ............................................................................................................................................... 39
/ l, x" h x2 _" L1 C
第三部分 总体电路的仿真 ............................................................43
0 l: m) L& V* U1 i# a8 S ]+ e0 C
直流参数........................................................................................................................................................... 44
' l4 x0 |& @8 i3 G6 @" T7 @
线性调整率....................................................................................................................................................... 45
1 F+ U$ @2 Y" k
负载调整率....................................................................................................................................................... 46
& e" l* o. S8 F% p; Y" i
静态电流........................................................................................................................................................... 46
8 L2 N" X6 }9 v0 n0 P
瞬态仿真........................................................................................................................................................... 47
7 C0 \8 r' e* q. s
噪声仿真........................................................................................................................................................... 48
8 }5 l' f( S# }$ T
交流特性仿真 ................................................................................................................................................... 49
+ U( t2 P( f0 ^- O0 z+ E* L! e
PSRR 特性仿真 ................................................................................................................................................ 52
# c% g' J; q3 V9 P. _0 T( ?$ G9 T
第四部分 LDO 芯片版图设计.......................................................56
- B# B8 t- j- ^
% i) S! T! d7 M$ U/ ^
第一部分 应用
( y3 F3 D# X+ i4 c4 {( u! D# f. Q
LDO 的分析与设计
\( F8 C: U$ d) h
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。
7 g+ f9 ?; i7 {/ n- B! B# Y$ M
& [0 c) x$ I8 M5 p X
LDO 芯片的特点
+ o" C8 B# l; Z% x1 z! V
●低静态电流
1 d2 W, n% @9 [2 Q& }
●0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，带载能力强
$ W1 S1 U. t% p
●在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声小
1 H \9 n7 J5 {2 x. T2 w1 X
●高电源抑制比（PSRR，在100KHZ以下）
3 q ]* X: z" y3 s+ A4 J# M
●可全片内集成
4 M1 m a6 v! Q4 k3 H B
$ S; q. G' Q, `* y
LDO 芯片的详细性能参数
; A! u d% O, S' Y9 H0 e/ V
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。
7 V6 }7 N$ K7 W, m6 E7 R
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。
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1）电压差(Dropout Voltage)
6 s1 v0 {5 H, u) y1 A
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。
! k6 g$ u& K: D. q3 B2 ^% e
2）静态电流(Quiescent current)
- B; ]1 H- [6 W) ` K& }
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。
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) Y( }3 R4 M* P) ~6 d! y
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2022-7-28 10:35 上传
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作者:
big_gun
时间:
2022-7-28 11:12
谢谢楼主的分享,拿走参考学习一下
作者:
瞪郜望源_21
时间:
2022-7-28 11:22
不错不错，很是全面和深度，值得好好学习下
作者:
VIC56
时间:
2022-7-28 13:48
感谢，十分感谢。好好学习下
作者:
zzzxxxyyy
时间:
2022-7-28 13:59
感谢，十分感谢。好好学习下
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