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微功耗低噪声LDO线性稳压ASIC的设计

作　者: 刘鸿雁
导　师: 来新泉
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 电源管理 LDO 功耗噪声动态频率补偿
分类号: TM44
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

低功耗、高效率的便携式电子设备的飞速发展对电源管理IC的性能提出了更高的要求。作为电源管理IC中的一种,LDO线性稳压器在便携式电子设备盛行的今天更显得十分重要,它由于具有性价比高、体积小、外围器件简单、微功耗等优点而得到广泛应用。本论文以作者参加的科研项目"CMOS LDO关键技术理论研究与设计”为背景,设计了一款微功耗低噪声的CMOS型LDO线性稳压器XD1095。本文在系统分析LDO线性稳压器基本结构、工作原理和关键技术的基础上构建了XD1095的基本框架和各模块电路。调整管采用PMOS功率管,使得典型漏失电压只有60mV,超低漏失电压、快速启动与关断电路、低静态电流等设计大大降低了LDO线性稳压器的功耗：分析了LDO线性稳压器的噪声和电源抑制比(PSRR)特性.特别为带隙基准这个系统主要的噪声源设计了滤波电路,降低了基准和系统的噪声；详细分析了反馈环路的频率和相位特性以及补偿原理,针对LDO对稳定性的要求,设计了动态频率补偿电路以代替传统的输出电容等效串联电阻(ESR),显著提高了系统在全负载范围内的稳定性并降低了产品成本；过温与过流保护电路的设计使得芯片在工作温度过高、电流过大时自动关闭,防止芯片被损坏,待其恢复正常工作状态时自动重新开启各模块：使用ViewDraw、Hspice等EDA软件对所设计电路进行了模型、温度、电源等多种条件组合情况下的仿真验证,证明了设计电路满足功能和指标特性的要求；从工程的角度提出了模拟集成电路版图设计中应考虑的问题,为芯片的版图设计提供了参考。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
第一章绪论  6-10
  1.1 电源供电和管理IC简介  6-7
  1.2 低压差线性稳压器(LDO)概述  7-9
  1.3 论文主要工作和章节安排  9-10
第二章 LDO线性稳压器关键技术分析  10-27
  2.1 LDO线性稳压器关键特性指标  10-16
  2.2 输出电压精度分析  16-19
  2.3 稳定性分析  19-24
  2.4 噪声和电源抑制比特性分析  24-27
第三章超低漏LDO线性稳压器XD1095系统构建  27-32
  3.1 系统设计要求  27-28
  3.2 设计性能指标  28-30
  3.3 系统框图与工作原理  30-32
第四章 XD1095模块电路设计与实现  32-64
  4.1 使能电路(ENABLE)的设计  32-34
  4.2 基准电压源电路(REF)的设计  34-41
  4.3 基准启动电路(START_REF)的设计  41-44
  4.4 快速启动电路(FTO)的设计  44-47
  4.5 误差放大电路(EA)的设计  47-55
  4.6 过温保护电路(OTP)的设计  55-58
  4.7 过流保护及驱动电路(DRIVE-OIL)的设计  58-61
  4.8 调整管和反馈电阻等电路的设计  61-64
第五章 XD1095整体电路仿真验证及版图研究  64-76
  5.1 关键性能仿真验证曲线  64-68
  5.2 其它参数电特性仿真验证  68-70
  5.3 XD1095版图研究  70-76
结束语  76-78
致谢  78-80
参考文献  80-82
在学期间的研究成果  82-83

微功耗低噪声LDO线性稳压ASIC的设计

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