应用于前端读出电路的片上LDO设计

YANG Juxin, WANG Jia,ZHENG Ran,WEI Xiaomin,XUE Feifei, LIU Chao,HU Yongcai

Microelectronics（2023）

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摘要

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0.18μmCMOS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°.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120 μm×264 μm,满载时电源效率为97.76％,最小压差电压为50 mV.

关键词

low drop-out regulator,fast transient response,low area,fully on-chip

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