一款低功耗低噪声线性稳压器设计

摘要

近年来，电源管理类芯片设计技术不断提高，高集成度、高性能、低成本成为广大设计工程师追逐的目标。其中，线性稳压器以其低噪声、高电源电压抑制比、低EMI等特点被广泛应用于各种直流稳压电路系统中。如数字信号处理器（DSP）、PDA，MP4播放器、DC、无线电话与网络、仪器仪表等。现如今，电源管理IC市场大部分被国外厂商产品所占据，研究和开发国内的电源管理IC产品，可以夺回巨大的市场并减小和国外公司的技术差距。因此，开展本课题的研究具有特别重要的现实意义
　　 本文首先介绍传统的线性稳压器LDO的基本性能指标和工作原理，接着对线性稳压器的瞬态，交流和直流三个方面特性对系统电路结构进行详细分析，对各个子模块功能进行论述，主要针对线性稳压器的各性能参数和设计要点之间的折衷关系。随后，从低功耗和低噪声的特点着手，对各子模块进行设计，从而确定最终的芯片架构。最后，重点分析常见的LDO线性稳压器的交流小信号j建模，分析系统的环路增益和电路中零点极点的分布情况，从而保证LDO系统的稳性。
　　 电路采用0.5um标准CMOS工艺进行设计，对LDO线性稳压器在不同的Model、输入电源电压、温度组合下进行模拟前端仿真和验证。设计目标为：该电路有较宽的输入电压范围，输出电压为1.8伏。并且具有热保护功能和限流保护电路，保证芯片正常工作。同时，外围电路简单，大大降低了成本。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 LDO线性稳压器的研究意义

1.1.1 电源管理IC的市场前景

1.1.2 电源管理IC未来的发展趋势

1.1.3 线性稳压器与开关变换器区别和联系

1.2 LDO线性稳压器的研究目的

第二章 LDO线性稳压器简介

2.1 LDO的结构与工作原理

2.2 LDO的基本性能指标

2.3 本章小结

第三章 LDO系统架构的设计考虑

3.1 LDO系统电路的瞬态研究

3.2 LDO系统电路的直流研究

3.2.1 负载调整率

3.2.2 线性调整率

3.3 LDO系统电路的交流研究

3.4 本章小结

第四章 模块电路的实现与仿真

4.1 基准与偏置电路的设计

4.1.1 基准与偏置电路的工作原理

4.1.2 基准与偏置电路的仿真

4.2 误差放大器电路的设计

第五章 LDO整体电路仿真与分析

5.1 瞬态仿真与分析

5.2 直流仿真与分析

5.2.1 输出电压温度特性曲线分析

5.3 交流仿真与分析

5.2.2 电源电压抑制比的特性分析

5.2.3 LDO的稳定性分析

5.4 本章小结

第六章 ESD保护设计

6.1 ESD失效造成的后果

6.2 ESD等效模型

6.2.1 人体模型的测试条件

6.2.3 充电器件模型的测试条件

6.3 ESD保护电路设计

6.4 CMOS工艺的ESD设计原理

6.5 本章小节

第七章 版图与测试结果

7.1 匹配电路的版图设计

7.2 功率晶体管的版图设计

7.3 测试结果

本文总结

参考文献

致 谢