一种高精度、自稳定的片上低压降电源调节器的研究与设计

摘要

本文从电源管理的角度出发，深入调研了低压降电源调节器（Low Drop-Out）的应用与特性。以往的LDO大多作为一块独立的芯片难于实现SOC的解决方案，而本文针对集成于SOC的特定应用要求，分析了片上低压降电源调节器在稳定性、瞬态调节、电源调节等诸多方面的难点，论证了各个难点之间所存在的相互折中关系，定义了设计的性能指标，在此基础上，为实现一种高精度、自稳定的片上LDO而提出了一种合理的电路结构，详细描述了电路器件在尺寸选取方面的设计过程，突出了片上LDO中几个主要模块的设计重点。 此LDO采用PMOS作为传输管，运用Miller电容与电阻串联产生左半复平面零点的方式来实现频率补偿，Miller电容采用两个反接的PMOS实现以减少对金属层的依赖，提出了对这种电容的简便测量方法。 本设计的难点在于要在很低的压降（<0.4V）条件下实现大电流（20mA）的输出，同时要兼顾各种静态、动态、频域特性，还要在很大的温度范围内克服电源波动和工艺偏差对调节精度所造成的影响。 此片上低压降电源调节器采用SMIC 0.18um工艺设计实现。