高精度、低噪声LDO线性调整器的设计.pdf
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电子科技大学硕士学位论文高精度、低噪声LDO线性调整器的设计姓名:
林杰申请学位级别:
硕士专业:
电路与系统指导教师:
唐广20090501摘要摘要电源管理电路具有高集成度、高性价比、外围电路简单、最佳性能指标、能构成高效率电源等优点,具有广阔的市场前景。
本文针对对于电路精度要求较高的应用设计了高精度,低噪声的LDO线性稳压器。
基准源是限制LDO精度的重要模块,本文通过曲率补偿,大大提高了基准源的温度系数,达到05ppmC,从而降低了LDO输出电压的温漂;通过预电压调整器,基准源的电源电压抑制性能得到提高,从而能抑制电源上的噪声;较大的外接旁路电容很好地滤除了基准源的输出噪声。
本文采用O5微米的BiCMOS工艺,利用了其中的双极型器件闪烁噪声较MOS器件低的特点,使用双极型器件构成误差放大器的关键节点来减低误差放大器的噪声。
为了保证系统的稳定性以及减小系统的输出瞬时过冲,本文设计了输出缓冲级来隔离误差放大器的高阻抗输出节点与通路器件的栅极。
该输出缓冲级利用负反馈来降低其输出阻抗,通过动态偏置,其静态电流能随负载电流而变化,从而节约了系统功耗。
通过在非主极点附近引入零点进行频率补偿,本文所设计的LDO能稳定工作。
本文首先分析了电源管理IC的市场前景,介绍了LDO的性能指标。
接着本文对LDO进行了相关理论分析,并分析了LDO的噪声。
然后介绍了基准源的设计以及LDO其他模块的设计。
利用CadenceSpectre软件,本文对所设计的LDO各子模块以及LDO整个系统进行了相关仿真,仿真结果显示,本文的设计达到了预定的指标。
关键词:
低压降线性调整器,基准源,曲率补偿,精度,噪声ABSTRACTThepowermanagementIC(integratedcircui0hasthemanyadvantages,suchashighintegrity,hi班priceratio,themostsimpleoutercirclecircuit,thebestcapability,thehigh-efficiencypowersupplyetcSoithasthevastmarketdemandThispaperaimstotheapplicationthatrequireshighaccuracyandlownoiseUnderthiscontextahighaccuracyandlownoiseLDO(10wdropoutregulator)isdesignedIntheLDO,referenceisacriticalcircuitrythatitdeterminestheaccuracyUsingCurvature-Compensation,thetemperaturecoefficientisgreatlyimproved,fromabout20ppm:
CtoOSppmCApreregulatorhelptohigherthePSRR(powersupplyrejectionratio)anda500nFoffhipcapacitorbypassesmostofthereferenceSoutputreferrednoiseThispapertakesadvantageofthe05pmBiCMOS妒ocessthatthebipolartransistorhaslowerflickernoisethan伍e证MOScounterparts,SObipolartransistorisusedtoformthecriticalnodeoftheerroramplifierTomakesurethestabilityandlowerthetransientovershootoftheLDO,abufferstageisusedtoisolatethepasselementandtheoutputoftheerroramplifierTheoutputresistanceofthebufferisreducedbyanegativefeedbackAndthebufferisdynamicallybiasedtoreducequiescentcurrentoftheLDOTwoZerOSareintroducednearthenon-dominatepolesasthefrequencycompensationThispaperfirstshowstheprospectivemarketdemandofpowermanagementIC,thenitintroducethespecificationsoftheLDOInthenext,somerelativeanalyzeisperformedandnoiseanalyzeisperformedAfterthis,areferenceisdesignedandthentheotherpartsoftheLDOSimulationisperformedundertheCadenceSpectreenvironment,andtheresultsshowthatallspecificationsaleachievedKeywords:
LDO,reference,curvaturecompensation,accuracy,noiseII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
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盘查日期:
27年么月岁日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。
本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)、签名:
茎筮量一导师签名:
啦日期:
27年月弓Et第一章绪论第一章绪论集成电路是现代信息产业和信息社会的基础,是改造和提升传统产业的核心技术。
随着网络化、全球信息化和知识经济浪潮的到来,集成电路产业的战略地位越来越重要,它已成为事关国防建设、国民经济、人民生活和信息安全的战略性、基础性产业。
世界集成电路产业的发展非常快速,到2010年全球半导体的年预期销售额可达到6000-8000亿美元,它将支持一个45万亿美元的电子装备市场。
目前世界集成电路生产的主流技术12英寸018微米,根据美国半导体协会(SIAL)预测,到2010年将能达到18英寸007005微米。
集成电路的技术脚步还将继续遵循摩尔定律,即每18个月芯片集成度提高一倍,但是成本降低为原来的50。
系统集成芯片(sot)技术;微电子机械(MEMs)技术;真空微电子技术;神经网络芯片和生物芯片;砷化嫁(GaAs)集成电路、基于量子效应的单电子器件和量子集成电路等,正在成为人们研究的热点,21世纪这些新技术将有可能成为新的技术发展领域1】。
未来5年,我国集成电路市场将进一步增长,预计年均增长速度约为20,到2010年,我国集成电路市场规模将突破8300亿元,采用O18微米及以下技术的产品将逐步成为市场主流,产品技术水平多代共存将是我国集成电路市场的特点。
信息技术的快速发展,新应用领域的出现如移动通信、数字音视频产品、智能家庭网络、下一代互联网、信息安全产品、3C融合产品、智能卡和电子标签、汽车电子等的需求将形成集成电路新的经济增长点。
11电源IC发展综述近年来,各厂家不断的推出大量新型电源IC以满足不同产品的需求。
例如据MAXMI公司2009年的数据手册,其中电源IC就有约300种型号(大部分是近几年的产品)。
同样,MICREL公司在2009年2月到11月也推出了22种新电源IC上市;ELANTEC公司以O15um技术投入电源Ic生产,其它各公司也纷纷推出电源Ic新产品、市场竞争相当激烈。
另外,与电源有关的元器件(如电感、电容等)也大有改进,使新代的电源功能更强、效率更高、尺寸更小、性能更好、更安全可靠。
电子科技大学硕士学位论文手机是大家熟悉的移动通信产品,它内部有较完善的电源管理系统,并且有较多的电源IC,就先从手机谈起。
手机中的电源管理部分由1)锂离子电池或镍氢电池组、2)升压式DCDC变换器或降压式DCDC变换器(需要用低噪声型)、3)低压差线性稳压器(LDO
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- 高精度 噪声 LDO 线性 调整器 设计