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高性能CMOS低压差线性稳压器的设计

作　者: 付秀兰
导　师: 黄英
学　校: 合肥工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 线性稳压器电源管理电源抑制比低压降功耗
分类号: TN432
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 146次
引　用: 3次
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内容摘要

从便携式产品电源管理的发展趋势看,追求更高性能更低成本的稳压电源仍然是一个很活跃的领域,因此低压差线性稳压器的研究具有非常重要的现实意义。本文采用TSMC 0.6μm CMOS工艺制程,设计了一种为单手机芯片中的数字I/O模块提供稳定电源电压的LDO线性电压调整器,该芯片配以必要的简单外部设备即可构成完整的直流稳压电源解决方案。实现了2.8V-5.5V输入电压下2.8V的稳定输出电压,最大负载电流100mA,在最坏的环境下,静态电流25μA,线性调整率0.032%/V,负载调整率1.1%,压降低于100mV,电源抑制比大于70dB,保证了低压差低功耗的要求,同时该线性稳压器具有限流和过温保护功能。本文根据设计要求,详细设计了线性稳压器的内部电路模块,包括:基准源、误差放大器、调整管、反馈电阻、过温保护、限流保护等,并对基准源的电源抑制比特性和线性稳压器的稳定性进行了重点分析。借助设计软件Cadence Spectre完成了整体电路的设计和电路仿真,利用Virtuoso完成版图的设计,应用Mentor公司的Calibre工具进行了版图的验证和参数提取,并进行了后仿真。仿真结果表明该低压差线性稳压器均达到了指标要求,并具有良好的性能。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
致谢  7-13
第一章绪论  13-20
  1.1 研究背景及意义  13-15
    1.1.1 本论文研究的目的  13-14
    1.1.2 国内外研究现状  14-15
  1.2 低压差线性稳压器的工作原理及应用  15-18
    1.2.1 LDO 的工作原理和结构  15-16
    1.2.2 LDO 的主要参数  16-18
    1.2.3 LDO 的分类及应用  18
  1.3 课题来源  18
  1.4 本论文研究的主要内容  18-20
第二章基准源的设计及仿真  20-31
  2.1 基准电流源  20-24
    2.1.1 基准电流源的原理  20-21
    2.1.2 基准电流源的设计及仿真  21-24
  2.2 基准电压源  24-28
    2.2.1 基准电压源的基本原理  24-25
    2.2.2 基准电压源的设计及仿真  25-28
  2.3 提高电源抑制比的设计及仿真  28-31
第三章主控模块和辅助模块的设计及分析  31-48
  3.1 主控模块设计  31-35
    3.1.1 调整管设计  32-33
    3.1.2 误差放大器设计  33-34
    3.1.3 反馈电阻  34-35
  3.2 辅助模块设计  35-39
    3.2.1 过流保护设计  35-38
    3.2.2 过温保护设计  38-39
  3.3 稳定性分析  39-48
    3.3.1 LDO 的零极点分布  39-41
    3.3.2 稳定性补偿的典型结构  41-46
    3.3.3 本文设计的稳定性补偿  46-48
第四章整体电路设计和电路级仿真  48-59
  4.1 整体电路设计  48-49
  4.2 电路级参数仿真  49-59
    4.2.1 瞬态特性仿真  50-53
    4.2.2 直流特性仿真  53-56
    4.2.3 交流特性仿真  56-59
第五章版图设计和版图后仿真  59-68
  5.1 版图设计  59-63
    5.1.1 版图设计规则  59-60
    5.1.2 模块的版图设计  60-62
    5.1.3 版图设计验证  62-63
  5.2 版图后仿真  63-68
    5.2.1 瞬态特性仿真  64-65
    5.2.2 直流特性仿真  65-66
    5.2.2 交流特性仿真  66-68
第六章总结展望  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表的论文  72-73

高性能CMOS低压差线性稳压器的设计

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