用于片上系统的全片上集成、低压差线性稳压器的设计

摘要

随着CMOS工艺技术的不断发展，集成了越来越多功能模块的片上系统(SoC)逐渐成为工业界设计的主流与核心竞争力所在。在SoC的设计中，为了避免不同模块之间电源噪声的相互串扰，通常需要采用多个本地独立电源为各个模块供电。在这种情况下，全片上集成的、无需消耗额外的芯片管脚的低压差线性稳压器(LDO)的设计对于进一步提高SoC的集成度和减少PCB板级原材料成本显得很有实际意义。
　　本文首先介绍了LDO电路的常用结构以及表征LDO电路性能的一系列指标。另外，还介绍了LDO电路设计中的一系列设计考虑，如频率补偿，瞬态响应，噪声性能等等。
　　为了给全片上集成LDO电路的频率补偿结构提供参考和借鉴，本文随后介绍了驱动大负载电容的三级运算放大器的设计。在详细的介绍了用于频率补偿中的电流缓冲器模块后，提出了一种高性能的采用嵌套式有源密勒补偿的三级放大器的频率补偿结构，并给出了数种该结构放大器的晶体管级的实现方式。
　　其后，本文详细的分析了全片上集成LDO在设计上遇到的一系列问题并随后介绍了一种能够在全负载电流范围内完全稳定的、面积优化的低压差线性稳压器的结构。
　　为了验证上述电路，在之后的章节中给出了三级放大器以及全片上集成LDO电路的芯片验证和测试结果。同时还给出了与已有的数种同类型电路的性能比较。从而充分的证明了本文所提出技术的有效性与先进性。