集成于射频芯片的LDO电路设计/仿真报告

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目录
: f8 o% G' y  F( d第一部分 应用...................................................................................1
LDO 的分析与设计............................................................................................................................................ 1
' M4 D% D( g# W- E* \+ i# A; aLDO 芯片的特点................................................................................................................................................ 1
LDO 芯片的详细性能参数................................................................................................................................ 1
" Q' g; g0 X3 D0 W  }+ v- E第二部分 电路设计报告...................................................................5
整体电路上电启动模块 ..................................................................................................................................... 5
电流偏置模块 ..................................................................................................................................................... 7
带有修调功能的基准模块 ................................................................................................................................11
# O# K1 H7 q! Q3 n9 f' k带隙基准源的修调电路设计 ........................................................................................................................... 21
& O/ R; U3 Z; U' L/ P- t2 i* w" y$ y预调整放大器模块 ........................................................................................................................................... 23
低通滤波器模块 ............................................................................................................................................... 27
保护电路模块 ................................................................................................................................................... 31
电压跟随器模块 ............................................................................................................................................... 39
6 o: y3 s- Z- ?第三部分 总体电路的仿真 ............................................................43
9 \( \/ o3 m, ?直流参数........................................................................................................................................................... 44
' Z' J7 F3 C1 c线性调整率....................................................................................................................................................... 45
负载调整率....................................................................................................................................................... 46
静态电流........................................................................................................................................................... 46
/ F: _' G/ X3 ]& L- c' [瞬态仿真........................................................................................................................................................... 47
6 g; ~  W- z4 T8 ^! E* t  y噪声仿真........................................................................................................................................................... 48
1 T0 i* d- s7 @3 F  B. A交流特性仿真 ................................................................................................................................................... 49
2 r+ I8 ?/ o2 U" `PSRR 特性仿真 ................................................................................................................................................ 52
% p. V  _5 `7 z: v" A" n# ?, A2 _第四部分 LDO 芯片版图设计.......................................................56

第一部分 应用
LDO 的分析与设计
8 b3 H! z- J; D: v# f% t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。
" d- L9 E0 ?* O( t, I6 |
. b, K9 J3 @4 U- @; M* N; R, mLDO 芯片的特点
& q0 z) y' S* v6 c( ?●低静态电流
●0.1mA～300mA的负载电流范围内稳定工作，带载能力强
●在10Hz～100KHz范围内的内部输出噪声小
$ W# u4 t! j: y  f# L●高电源抑制比（PSRR，在100KHZ以下）
3 v6 K* G6 J% @& `$ y, E6 H●可全片内集成
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* L& K/ T2 y* \4 N3 B. q2 jLDO 芯片的详细性能参数
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。
) |' T! Y9 M0 d; V" c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。
1）电压差(Dropout Voltage)
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。
( w  i' o& N) N1 r  D2）静态电流(Quiescent current)
' d/ u9 r; m0 X: _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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CRAZY_argentina

学习学习，||ヽ(*￣▽￣*)ノミ|Ю

big_gun

谢谢分享这么好的资料，参考学习

Terran

很细致，学习到了，感谢楼主

wu123123

非常不错的资料，感谢楼主分享