低压电压基准源的设计及其在LDO中的应用

摘要

随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,电路的工作电压也相应的降低。0.18μm工艺的标准CMOS集成电路工作电压为1.8V,而90nm工艺,工作电压则降到1V。在这一背景下,基于CMOS工艺下的各种低压模拟电路受到了人们的广泛关注。电压基准源作为一个重要的基本模块被广泛应用于各种模拟电路和系统中,特别是低压电压基准源已经成为目前集成电路技术中一个热门的研究领域。本文设计及仿真验证了一种改进后的低压电压基准源,首先对传统电路进行了分析及验证,得出偏置电流的性能好坏会对整体低压电压基准源产生较大影响,需要对偏置电流进行改进的结论。其次,利用工作于亚阈值区MOS管栅源电压的温度特性,在原有电路基础上,对电路进行了改进,提高了电路性能。在chartered 0.35um工艺下,通过Hspice实现了电路仿真。与原电路相比较,该仿真结果显示,输出电压波动(在1.3V-3.3V变化)由2.832mV提高至0.856mV,温度变化(-25℃至125℃)由83.3ppm/℃提高至51.3ppm/℃,并在低频时具有较高的电源抑制比(83dB@1kHz)。最后,本文将改进后的低压电压基准源运用在LDO系统中,并对其它子模块(包括误差放大器模块、过温度保护模块、欠压锁定模块)进行了设计及仿真,之后给出了LDO整体电路仿真结果,结果显示,LDO系统可稳定工作。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 低压电压基准源的应用背景

1.2 低压电压基准源的技术指标

1.3 低压电压基准源的研究现状

1.4 研究意义

1.5 本论文主要工作

2 传统低压电压基准源的原理及结构

2.1 亚阈值区MOSFET栅源电压的温度特性分析

2.2 传统低压电压基准源的电路结构

2.3 传统低压电压基准源的工作原理

2.4 传统低压电压基准源存在问题分析

3 一种改进型低压电压基准源的设计及仿真

3.1 改进型低压电压基准源的设计

3.1.1 电路结构及原理

3.2 整体电路仿真及分析

3.2.1 偏置电路仿真分析

3.2.2 整体电路仿真分析

3.2.3 与传统低压电压基准源仿真结果对比分析

4 改进型低压电压基准源在LDO中的应用

4.1 LDO基本结构及电路原理

4.2 各模块的设计与仿真

4.2.1 误差放大器的设计及仿真

4.2.2 过温保护电路的设计及仿真

4.2.3 欠压锁定电路的设计及仿真

4.3 LDO整体电路的仿真分析

5 总结及展望

致谢

参考文献