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目录% Z0 y) m1 J4 b% d/ K6 W ]
第一部分 应用...................................................................................1
% O! z2 x$ g" x3 ^5 w4 CLDO 的分析与设计............................................................................................................................................ 10 o0 D r* T- D0 R2 a {# W3 A
LDO 芯片的特点................................................................................................................................................ 1
4 V& y% W% [- w! T, q. X4 [2 ?LDO 芯片的详细性能参数................................................................................................................................ 1. A6 P* R+ ~ `8 B* b: f. q
第二部分 电路设计报告...................................................................52 } L: |8 y% \; I! A& D1 i
整体电路上电启动模块 ..................................................................................................................................... 5
8 ?0 S* J/ G* N& ?, `( W" [电流偏置模块 ..................................................................................................................................................... 7
6 t' Y2 G$ q( t N& @1 i带有修调功能的基准模块 ................................................................................................................................11
* T- g/ j0 H$ X4 v带隙基准源的修调电路设计 ........................................................................................................................... 21, c w1 p) u# ]1 D" B& {
预调整放大器模块 ........................................................................................................................................... 23
/ S2 o) c' w3 G- T; F$ B低通滤波器模块 ............................................................................................................................................... 27& `! k! _) A- D5 e, o" }
保护电路模块 ................................................................................................................................................... 31
4 p3 }! y* n" v( P" B- o% a1 T. b# e电压跟随器模块 ............................................................................................................................................... 39
* _: W; q" L0 R8 f4 s第三部分 总体电路的仿真 ............................................................43
0 O# [* {8 h4 y: `( J直流参数........................................................................................................................................................... 44, a1 H( M* S$ F M
线性调整率....................................................................................................................................................... 45
8 E* ?+ F" N+ d9 H6 Y* H负载调整率....................................................................................................................................................... 46: D L* j' ^) s% u! M
静态电流........................................................................................................................................................... 468 h4 u2 h) U6 R" e1 x# V+ T
瞬态仿真........................................................................................................................................................... 47: X7 Y n1 V3 n# ?( B, g
噪声仿真........................................................................................................................................................... 48
! v; O; x9 z* V1 `交流特性仿真 ................................................................................................................................................... 49
5 c% H5 d0 { @' ~! {8 K8 T0 MPSRR 特性仿真 ................................................................................................................................................ 52( l/ s6 k( l$ D) |& R
第四部分 LDO 芯片版图设计.......................................................56
1 D0 s5 j! @3 f% G ]9 M3 O! x: D* w; m. e2 L0 [5 d
第一部分 应用
. N# w9 K# w9 P( P$ h+ f1 B% T% JLDO 的分析与设计
; T8 C5 `* F( A+ d0 Y$ W! `7 |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。2 n T8 Q9 [( J2 Z2 k6 `' y3 |
s4 G# ^9 J; A( S3 z% D1 h+ KLDO 芯片的特点
1 P! S: Z6 j. k. q9 {●低静态电流
4 d8 T4 ]# N/ O' u9 D●0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，带载能力强
; e) m e+ r( v+ c●在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声小 O: H3 ?1 f* T3 i9 }
●高电源抑制比（PSRR，在100KHZ以下）
6 J4 ?8 b( x d* t3 q●可全片内集成
0 ] [- ]2 J' P. ], x- `
: `$ b% B0 E! I. I5 qLDO 芯片的详细性能参数" a a1 i4 ^ K0 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。) k( ~$ X0 n' W. B; o
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。
8 Q+ y8 r. W$ G1 Q3 s- J1）电压差(Dropout Voltage)
' o w9 K) p, Z$ y u- [% {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。% U2 I6 T' x8 c8 \) ~9 {0 n
2）静态电流(Quiescent current)
+ D: ?) k- S/ S3 T. {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 }9 z# F# v9 Q+ B! W# W
2 Q j9 l j' x) v4 \5 }( }
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发表于 2022-6-13 10:28
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