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一种LDO线性稳压器的研究与设计

王凤歌  
【摘要】: 随着微电子技术的迅猛发展,低压差线性稳压器(LDO)作为一种很受关注的电源管理芯片,因其具有低功耗、外接电路简单、噪声低、高电源抑制比、体积小等优点成为电子领域研究开发的热点。 本文采用无锡上华CMOS 0.5um器件模型,研究并设计了一款低压差线性稳压器。此LDO主要包含了带隙基准电压产生模块、反馈电阻网络、功率调整管、误差放大器模块,同时加入了修条电路、过热关断模块、短路保护及限流保护模块。该误差放大器设计时采用了折叠共源共栅和推挽输出同相放大器两级结构,并进行了Miller补偿使之具有足够的相位裕度;给功率调整管的漏端支路加入了一组修条电阻以获得不同的输出电压;过热关断模块设计时加入构成迟滞作用电路,以避免因温度变化而出现电路震荡现象;短路保护及限流保护模块在设计时,将由功率调整管的电流镜像而产生的压降与恒定电压比较作为限流控制信号,以实现LDO的高可靠和高稳定性。 本文采用Hspice对电路的各大模块及LDO的整体电路进行仿真,仿真结果表明:基准电压约为1.248V,且具有较好的温度特性和较高的电源抑制比;过热关断温度为142度,开启温度为112度,迟滞温度为30度;当Vout小于0.7V时短路保护启动,当负载电流为816mA时限流保护工作;输出可调范围为3V到4.5V;同时LDO的线性调整率及负载调整率均满足指标要求。 在考虑器件匹配及版图布局等一系列问题的基础上,使用Cadence的Virtuoso软件对LDO电路进行了版图设计,并对版图进行了DRC、ERC、LVS三种验证,以确保版图的正确性。


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