Abstract:
无片外电容低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator, LDO)具有输出纹波小、集成度高等优势。为了克服仅将运算放大器作为误差放大器(Error Amplifier, EA)时LDO瞬态响应较慢的问题,可在运算放大器后级联多级反相器并增加输出反馈电容来改善EA的响应速度。但是当多级反相器仅采用标准阈值电压晶体管时,该EA方案中的静态功耗较高且在瞬态响应期间晶体管容易进线性区。本文提出一种采用混合阈值两级反相器的无片外电容LDO结构,通过在末级反相器中采用高阈值电压晶体管替代相同尺寸的标准阈值晶体管,能够将静态电流降低75%的同时仅损失约20%的瞬态响应性能。此外,设计中还加入了阈值电压修调(Threshold Voltage Modulation, TVM)模块,避免高阈值电压晶体管在瞬态响应过程中关断。本文采用SMIC 55nmCMOS工艺对提出的LDO设计进行了仿真。结果表明,该LDO设计在输入、输出电压分别为1.2 V和1.1 V时,整体静态电流仅10μA,实现了低功耗性能。当负载电流在30 ns内发生了20 mA的跳变时,其输出上冲电压为36 mV,恢复时间为36 ns。此外,该LDO的线性和负载调整率分别为0.17 mV/V和0.2μV/mA,低频时电源抑制比为-98 dB。
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微电子学与计算机
Year: 2025
Issue: 02
Volume: 42
Page: 120-127
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