一种快速瞬态响应无电容型LDO的设计

基于标准0.35 μm CMOS工艺,提出一种快速瞬态响应的高稳定性LDO,其中包括带瞬态增强的类密勒补偿电路。带瞬态增强的类密勒补偿方式具有补偿方便、功耗较低等优点。根据该结论,使用带瞬态增强的类密勒补偿电路可以实现LDO的快速瞬态响应和宽负载宽电压下的环路稳定。采用Cadence EDA工具Spectre进行仿真,结果表明:在整个电压和负载变化范围内,环路增益至少为60 dB,相位裕度至少为75.8°,环路稳定;负载从10 μA跳变至200 mA(tr=1 μs)时,输出上冲/下冲电压小于100 mV,建立时间为1.4 μs;电源电压抑制比(PSRR)约为70 dB@1 kHz;负载调整率为7.75‰,线性调整率为0.7‰,静态功耗约为60 μA。     

无电容型LDO的研究现状与进展

无电容型低压差线性稳压器(LDO)除具有低噪声和高精度的特点外,还具有便于SoC系统集成和低应用成本的优点.与传统LDO相比,无电容型LDO无法利用输出电容的ESR补偿零点,也无法使输出电容在负载电流瞬态变化时为其提供充放电电流,从而在稳定性和瞬态特性上遇到巨大挑战.分析讨论了无电容型LDO的设计挑战;回顾了无电容型LDO在提高稳定性和改善瞬态特性上的最新研究成果.     

一种低静态电流瞬态增强的无电容型LDO设计

基于推挽式结构能提高运算放大器压摆率的特性,设计了一款静态电流低、内含推挽式AB类放大器的无电容型低压差线性稳压器(LDO)。通过优化,改善了LDO的瞬态响应性能,与传统的LDO相比,所提出的无电容型LDO的静态电流明显减小。采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺模型,利用Cadence工具对电路进行仿真验证。仿真结果表明,当输入电压为1.4~4 V时,优化后LDO的输出电压为1.2 V,静态电流为5.2 μA,最大负载电流达到100 mA,线性调整率为0.016%,负载调整率为0.67%,下过冲为157 mV,上过冲为121 mV,建立时间为1.5 μs。优化后电路瞬态响应性能改善了约50%,版图面积约为0.017 mm²。     

一种带瞬态增强电路的无电容型LDO

设计了一种可用于SOC片内供电的新型瞬态增强无电容型线性压差调整器电路.相对于需要由误差放大器、缓冲器和反馈网络三级结构构成的传统LDO,该设计在简单的一级单管控制结构上增加了摆率增强电路(SRE)来实现瞬态响应增强,可以更容易地进行频率补偿,在简化设计过程的同时,保证了较快的响应速度.     

一种瞬态增强的无片外电容LDO设计

针对无片外电容型低压差线性稳压器(LDO)瞬态响应差的问题,基于40 nm CMOS工艺设计了一种带瞬态负载变化感知的无片外电容型LDO电路。采用有源前馈频率补偿,实现了电路稳定;瞬变检测电路感应负载的变化,为功率管栅极提供充、放电通路,减弱了输出电压波动。仿真结果表明,负载电流在0~100 mA范围内,该LDO的输出过冲电压和下冲电压分别为100 mV和140 mV,稳定时间在1 μs以内。全负载电流范围内,瞬态性能大幅提升。     

一种快速瞬态响应的无片外电容型LDO

设计了一种快速瞬态响应的无片外电容型LDO。采用高增益高带宽的超级跨导结构(STC)的误差放大器,利用动态偏置技术与电容耦合技术,极大地增强了摆率。引入额外的快速响应环路,进一步提升了瞬态响应速度。基于0.18 μm CMOS工艺进行设计。结果表明,该LDO的最低供电电压为1 V,漏失电压仅为200 mV,可提供最大100 mA的负载电流,能在最大输出电容为100 pF、最低负载为50 μA的条件下保证电路稳定。负载电流在0.5 μs内由50 μA跳变至100 mA时,LDO输出导致的过冲电压和下冲电压分别为200 mV和306 mV。     

一种低静态电流瞬态增强型无片外电容LDO

低压差线性稳压器（LDO）具有低功耗、瞬态响应性能好、电源噪声抑制比高、结构简单等优势,被广泛地应用在物联网、生物医疗、便携式设备等领域。无片外负载电容型LDO无需外接大容量负载电容,易于片上集成,是当前LDO技术发展的主要方向之一。但是,随着等效电容的减小,无片外电容型LDO在设计上难以同时满足低静态电流和高瞬态响应的要求。本文基于低静态电流优先的设计思路,采用SMIC 180 nm CMOS工艺设计了一种具有双向动态偏置推挽级误差放大器的瞬态增强型无片外电容LDO,仅需微安级的静态电流即可实现高压摆率并足以驱动调整管。在此基础上,该LDO采用基于衬底偏置效应的瞬态增强电路,在无需消耗额外功率和引入旁路电容的同时,进一步降低了输出端过冲电压幅度,在实现低功耗的同时提升了整体瞬态响应性能。仿真结果表明,设计的LDO在1.2 V电源电压下可以获得稳定的1 V输出,在1 kHz下,其电源抑制比达到了-72 dB;当负载电流在50μA～100 m A区间时可实现1.69μA的静态电流、0.019 mA/mV的负载调整率、2.5μs的恢复时间和小于200 mV的过冲电压。     

一种高性能无片外电容型LDO设计北大核心CSCD

设计了一种高性能无片外电容型LDO线性稳压器.其中,EA采用推挽输出放大器设计,在静态时保持低功耗,瞬态响应时提供大的输出电流,提高LDO的响应速率.高环路增益使LDO电路具有很高的稳压精度;采用零点补偿技术,保证了LDO环路稳定性.LDO采用0.13μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,在1.2V^2.0V输入电压下,LDO输出稳定的1.0V电压,输出负载电流为50μA^100mA,最大负载电容可达到100pF,低频PSR为-67.5dB@100mA^-85.5dB@50μA,负载调整率0.8μV/mA,LDO的静态电流为50μA,整体版图面积为0.016 3mm2.     

基于双环调节的快速瞬态响应无片外电容LDO

基于双环路控制构建推挽结构,增强了功率管栅端的摆率,改善了无片外电容LDO的瞬态响应。此外,结合A类复合放大器特性,降低了功率管栅端阻抗,有利于提升LDO的频率稳定性。该LDO输入电压范围为2.0~3.5 V,输出电压为1.8 V,最大负载电流为100 mA。当负载电流在1 μs内从100 μA跳变到100 mA以及从100 mA跳变到100 μA时,最大下冲电压为128 mV,最大上冲电压为170 mV,建立时间分别为2.5 μs和2.4 μs,电路工作时消耗的静态电流仅为12.6 μA。     

一种瞬态增强的无片外电容LDO设计

基于SMIC 0.18 um BCD工艺,采用自适应功率管技术和直接电压尖峰检测技术,设计了一种瞬态响应增强的无片外电容低压差线性稳压器。瞬态增强电路采用对称的频率补偿网络提高功率管瞬时摆率,抑制下冲;采用PMOS管组成的电荷泄放通路减小系统瞬时输出阻抗,抑制上冲。仿真结果显示：输入电压为3.5～4.5 V、漏失电压为100 m V时,系统最大输出电流为100 m A;线性调整率为0.04 mV/V,负载调整率为7.33 mV/A。负载电流在0～100 m A@1 us跳变时,上冲、下冲电压小于130 m V,建立时间小于1 us。     

一种带双向使能的负LDO电路设计

设计了一款带正负双向使能功能的负电压输出的LDO。介绍了LDO的基本工作原理,对比了正、负输出LDO的区别,对双向使能电路结构进行了详细设计。采用Cadence对电路进行直流和瞬态仿真验证,仿真结果表明,该LDO在特定的正负两个使能区间均能完全导通,其开启关断点与电路设计吻合。在设计该双向使能结构的同时,保留了使能电路低功耗的特点。     

一种快速瞬态响应型自启动LDO的设计

设计了一款适用于高压电源芯片的无片外电容快速瞬态响应型自启动低压差线性稳压器(LDO)。该LDO与芯片内部基准电路形成自供电自偏置环路,节省了芯片面积,适用电压范围为3.6～16.0 V,输出电压为5.10 V,具有功耗低、带宽宽等特点。电路采用Hspice进行仿真验证,在典型工艺角下,负载电流经100 mA/μs突变时,输出电压突变量最大为98 mV;在两种极端工艺角下,输出电压突变量最大为111 mV。环路特性仿真验证表明,该LDO带宽为3.6 MHz,3 dB带宽为2.5 MHz,相位裕度约75°,片内补偿电容仅3 pF。     

一种具有瞬态增强的无片外电容型LDO

提出了一种稳定性高、瞬态特性良好、无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。采用推挽式微分器检测负载瞬态变化引起的输出电压变化,加大对功率管栅极寄生电容的充放电电流,增强系统的瞬态响应能力;在误差放大器后接入缓冲级,将功率管栅极极点推向高频,并采用密勒电容进行频率补偿,使系统在全负载范围内稳定。基于TSMC 65 nm CMOS工艺进行流片,核心电路面积为0.035 mm²。测试结果表明,最低供电电压为1.1 V时,压降仅为100 mV,负载电流1 μs内在1 mA和150 mA之间跳变时,LDO的最大输出过冲电压与下冲电压分别为200 mV和180 mV。     

一种低静态电流高瞬态响应无片外电容LDO设计

基于SMIC 0.18 μm BCD工艺设计了一种低静态电流、高瞬态响应的无片外电容 低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator, LDO)。误差放大器采用一种跨导提升技术,在低静态电流的情况下,实现更高的环路增益及单位增益带宽。由于采用高增益误差放大器,可以通过适当减少功率管尺寸来增强瞬态响应。采用有源反馈,在不引入额外静态电流情况下,增大环路的次极点。同时当LDO输出电压变化时,能够增大功率管栅极的动态电流,实现高瞬态响应。此外在有源反馈的基础上,采用反馈电阻并联小电容的方式,以提高环路稳定性。利用Cadence Spectre软件对LDO进行仿真验证。结果显示,LDO的静态电流仅为10 μA;在负载电流为1 mA的情况下,相位裕度最高可达70.9°;LDO负载电流在500 ns内从1 mA切换到100 mA时,下冲电压为134.7 mV,下冲电压恢复时间为1 μs;负载电流在500 ns内从100 mA切换到1 mA时,过冲电压为155.5 mV,过冲电压恢复时间为430 ns。     

一种快速响应无片外电容低压差线性稳压器

为了改善负载跳变对低压差线性稳压器(LDO)的影响,该文提出一种用于无片外电容LDO(CL-LDO)的新型快速响应技术。通过增加一条额外的快速通路,实现CL-LDO的快速瞬态响应,并且能够减小LDO输出过冲和下冲的幅度。该文电路基于0.18 μm CMOS工艺设计实现,面积为0.00529 mm²。流片测试结果表明,当输入电压范围为1.5～2.5 V时,输出电压为1.194 V;当负载电流以 1 μs的上升时间和下降时间在 100 μA～10 mA之间变化时,CL-LDO的过冲恢复时间为489.537 ns,下冲恢复为960.918 ns;相比未采用该技术的传统CL-LDO,响应速度能够提高7.41倍,输出过冲和下冲的电压幅值能够分别下降35.3%和78.1%。     

一种高增益快速响应且无片外电容型LDO设计

设计了一款无片外电容低压差线性稳压器(LDO),其瞬态响应速度极快,且增益高、带宽宽,输入电压范围为2.8V~5.0V,输出电压2.4V。使用HSPICE仿真验证了直流、交流、瞬态、温度等特性。在Typical工艺角情况下,负载电流以100mA/1μs突变时,输出电压突变量最大为89mV。重载与轻载模式下电压差也仅为16.8mV,在两种极端工艺角条件下,输出电压突变量最大108mV。此LDO无片外电容,整个片内补偿电容仅为4pF,3dB带宽为4068Hz,0dB带宽高达52MHz。     

一种基于低压差线性稳压器的放大器设计

设计了一种静态电流约为0.6μA的运算跨导放大器电路,并已经成功地应用于一款超低静态电流的新一代低压差线性稳压器芯片中。此放大器的突出优点是与Foldback过流保护电路融合在一起,使得芯片不需要专门的限流模块,大大减少了器件与电流支路,极大地提高了电流利用率,实现了超低功耗。     

一种新型的基于LDO的过流保护电路设计

设计了一种基于低压差线形稳压器的Foldback过流保护电路。该Foldback过流保护电路的静态电流不超过0．94μA，极大地提高了电流利用率。该芯片采用TSMC0．6um、BiCMOS工艺生产制造。     

一种低压差线性稳压电路的并行测试方法

介绍了一种特别的低压差线性稳压电路,以及针对该电路的测试方法。该电路的特殊之处在于圆片上所有管芯的输出端短接在一起,无法直接用常规方式进行多工位并行测试,需要使用浮动电源对每个工位进行隔离测试。同时在测试方案中加入了自校准功能,可以在长期大规模测试中有效地保证测试准确性,避免因测试系统出现异常造成误测。