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无片外电容的LDO线性稳压器的设计说明
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越来越多的功能被集成到芯片、印刷电路板和电子器件中，每个模块都需要专门的稳压器供电。传统低压差线性稳压器（LDO）需要外接一个较大的微法量级的片外电容，依靠输出端外接电容的串联等效电阻（ESR）为系统补偿第一个次极点，以保持系统的稳定性。
本文提出了一个无片外电容的LDO线性稳压器的结构的解决方案。去掉了传统的LDO所使用的较大的片外电容，减小了板上面积及成本，同时也减少了芯片引脚，提高了电源管理系统的集成度。仿真结果表明，电路在0-100mA负载电流范围内的相位裕度均大于60度，增益裕度大于10dB，同时具有较好的负载瞬态响应，在1kHz的PSRR为57dB，100kHz的PSRR为50dB。整体面积为0.22mm2，静态电流为200uA。
本设计首先根据系统要求提出设计指标，然后在分析电路工作原理及性能参数的基础上，重点解决了稳定性及瞬态响应存在的问题，接着给出电路晶体管结构，进行详细的仿真及优化。最后完成版图设计和物理验证，交付代工厂流片并测试。
本文的设计重点在于去掉片外电容之后，解决电路在全负载范围内的稳定性及瞬态响应问题。提出了一个快速通路作为补偿电路，保证其瞬态响应以及稳定性。同时设计了过压保护电路来防止输出电压过高对晶体管的影响。
本芯片已在SMIC0.13um流片成功并测试，能够以IP在其他不同应用中使用，可以根据不同的需求调整电路的驱动能力，降低电路的功耗及而积，提高电路的效率。
本文着眼于无片外电容LDO线性稳压器的设计，在设计过程中降低了功耗与面积，研究成果对无片外电容LDO的电路设计、版图设计有很好的参考价值，为SoC设计提供一定的借鉴意义。
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