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( U* L% J0 g8 P; u% M' Q/ s( O第一部分 应用...................................................................................1
: T- @2 _$ G |LDO 的分析与设计............................................................................................................................................ 1$ R) P2 i' @" v, I& X% l
LDO 芯片的特点................................................................................................................................................ 1
I% J, O! w2 z% }! M' sLDO 芯片的详细性能参数................................................................................................................................ 1
1 J7 V! f! M. \第二部分 电路设计报告...................................................................5, S( j, j8 d1 A% e9 J
整体电路上电启动模块 ..................................................................................................................................... 5% V$ w W4 x* w! m* J: B4 U9 k
电流偏置模块 ..................................................................................................................................................... 7
- W+ E8 P. j+ C( {/ s带有修调功能的基准模块 ................................................................................................................................11
+ P! P. X( l- {带隙基准源的修调电路设计 ........................................................................................................................... 21
5 ] _" i' L( G9 V) \预调整放大器模块 ........................................................................................................................................... 23 ^5 s9 R4 {/ P1 u
低通滤波器模块 ............................................................................................................................................... 27 y0 o' u4 ]. u7 G# J
保护电路模块 ................................................................................................................................................... 31" \% q. O5 c' C; U1 S$ s( F% L
电压跟随器模块 ............................................................................................................................................... 39' H7 _5 p* }: ?( D6 d! J8 S/ p
第三部分 总体电路的仿真 ............................................................43
0 {$ Q h! K# l# r直流参数........................................................................................................................................................... 44# I1 J0 L7 y: s' ^
线性调整率....................................................................................................................................................... 45
# n) {2 h& G# K8 o负载调整率....................................................................................................................................................... 46! L: M2 b9 K" k7 [. s' Q4 p
静态电流........................................................................................................................................................... 46. }2 T' s' C, y) C
瞬态仿真........................................................................................................................................................... 47
* T7 z, R+ V4 ~8 }噪声仿真........................................................................................................................................................... 48/ G" ]6 l* X6 u% @4 V
交流特性仿真 ................................................................................................................................................... 497 E' M9 A" }6 A7 j5 R0 m
PSRR 特性仿真 ................................................................................................................................................ 52
: a/ q$ W) z; y# X第四部分 LDO 芯片版图设计.......................................................56
I: E+ ?" L {: H% k/ X, @$ B- \3 N/ w
第一部分 应用
% B) u& Q+ T+ C2 [" BLDO 的分析与设计
/ y p, x$ q( }- `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。
: g) u- V" H. L' g1 i- q! U) i/ ?8 k7 P9 S) R
LDO 芯片的特点+ G1 c/ V1 `* E# r+ z
●低静态电流* l0 U% i6 g% U8 q: c
●0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，带载能力强
0 E5 Y- k& M; M& Z f1 Y+ q5 R●在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声小% e+ ]/ ?( |! B) b
●高电源抑制比（PSRR，在100KHZ以下）" L/ r7 Z- @9 C, k* v
●可全片内集成* K$ u( }; w* Y% R% y2 J
% J8 K/ F9 h I4 ~4 T1 I
LDO 芯片的详细性能参数
" u6 j2 C6 L4 @9 O3 F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。3 S- L! ^0 q$ L% O- P1 P4 I
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。$ I* N5 j7 ~- P$ z9 `
1）电压差(Dropout Voltage) ' M' P* Z1 z6 \$ t/ R( P* D
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。9 D0 J" A9 E+ t2 O
2）静态电流(Quiescent current) $ H: |( Q* j6 v# B3 e5 y- ?
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。1 c. J/ t" H$ K( R9 M
: X; L9 z/ h) O2 b5 Y' o5 ?
1 V' T( L i- C! P
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发表于 2022-6-13 10:28
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