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。     

一种采用电压检测器的无片外电容FVF-LDO

提出了一种基于翻转电压跟随器(FVF)的无片外电容低压差线性稳压器(LDO)。采用电压检测器来检测输出电压,大幅改善了瞬态响应,克服了常规LDO面积大、需要使用片内大电容的缺点,仅消耗了额外的静态电流。该LDO采用90 nm CMOS工艺进行设计与仿真,面积为0.009 6 mm²,输入电压为1.2 V,压差为200 mV。结果表明,在50 pF负载电容、3～100 mA负载电流、300 ns跃迁时间的条件下,产生的上冲电压为65 mV,瞬态恢复时间为1 μs,产生下冲电压为89 mV,瞬态恢复时间为1.4 μs,且将负载调整率性能改善到0.02 mV/mA。     

一种低压快速瞬态响应的片上LDO

提出了一种低输入电压的快速瞬态响应片上低压差线性稳压器(LDO)。采用基于反相器的轨-轨输入运放作为误差放大器(EA)的输入级。EA后级采用大抽灌电流能力的STCB结构。LDO加入了高通耦合结构,实现了低输入电压和全负载范围下的快速瞬态响应。该LDO无需外加偏置网络就能实现自启动。在Dongbu 0.5 μm CMOS工艺下,LDO的输入电压为2.2~2.7 V,输出电压为2 V。仿真结果表明,在负载电容为100 pF、压差为200 mV的条件下,该LDO可稳定输出0.1~100 mA的负载电流,负载在0.5 μs范围内切换时的电压尖峰在310 mV以内。     

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。     

应用于前端读出电路的片上LDO设计

为满足辐射探测器前端读出电路对模拟电路稳压器片上集成和快速瞬态时间响应的需求,设计了一种基于0.18μm CMOS工艺的全片上集成LDO。采用大摆幅高增益放大器驱动输出功率管,增大了功率管栅极调节电压摆幅,减小了功率管尺寸和LDO压差电压。该放大器同时增大了LDO的环路增益和对功率管栅极的充放电电流,从而改善了瞬态响应性能。为了不牺牲环路增益带宽和芯片面积,并且保证LDO在整个负载电流区间内保持稳定,提出了一种负载电流分区频率补偿方法。仿真结果表明,在负载电容为200 nF,负载电流范围为0～200 mA时,设计的LDO相位裕度均大于53^o。在相同功率管尺寸情况下,采用大摆幅高增益放大器可以将LDO最大输出电流能力提高到两倍以上。当负载电流从10 mA跳变到200 mA时,LDO输出电压恢复时间小于6.5μs。设计的LDO电路面积为120μm×264μm,满载时电源效率为97.76%,最小压差电压为50 mV。     

无片上电容的负载瞬态响应增强型LDO

提出了一种无片上电容的低压差线性稳压器(LDO),通过增加转换速率增强电路,对LDO输出电压的变化进行探测,从而对误差放大器偏置电流进行补偿,达到改善负载瞬态响应的目的。该LDO基于0.18 μm CMOS工艺设计,输出电压为1.2 V,最大负载电流为100 mA。仿真和测试结果表明,该LDO的瞬态负载响应改善明显,具有较好的低功耗特性,在保证电路稳定性的前提下,大大减小了芯片的面积。     

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。