在电子产品小型化趋势下,芯片面积不断地缩减,芯片的工作电压也在不断地降低,这就导致噪声影响变得更加突出。电源管理芯片对于整个系统的稳定性以及精度等起到了决定性的作用,作为其中一种分类,线性稳压器因为其结构简单、噪声特性好等特点,在噪声要求严格的应用环境中常常被广泛采用。另外在工艺上,双极型工艺与MOS工艺相比具有更小的失调电压和更优良的噪声特性,驱动能力上双极型工艺也比MOS工艺好,因此,很多线性稳压器都采用双极型工艺来实现。本文通过对线性稳压器的相关理论以及噪声特性的研究,采用2μm 40V BJT工艺设计了一款低噪声低压差线性稳压器芯片XD1964。本文主要研究内容总结如下:1.本文设计的电路将传统电压基准模块中的放大器与环路中的误差放大器进行了整合,使电路结构变得更加简单。在一定程度上减少了噪声源,有利于降低电路噪声。2.整个环路采用密勒补偿的方式,将电路的主极点设置在第一级放大器的输出端,稳压器的输出端极点移到高频位置成为次极点。如此一来,可以大大降低芯片片外电容的容值,得到更高的集成度。3.通过对主要噪声源的研究与公式推导,确定影响噪声特性的主要器件,并在电路设计中优化这些器件的参数实现降噪的目的,同时,电路中还设计了一个外接旁路电容的端口,其作用是对稳压器的输出进行低通滤波,得到更低的输出噪声。4.设计过温保护和过流保护模块防止芯片在非正常情况下损坏,其中过温保护设置了一定的迟滞量,防止电路工作状态在过温阈值附近频繁跳变。5.完成电路版图设计,并在版图设计过程中针对每一个PAD引脚进行ESD保护处理,保证芯片的可靠性。同时,输出级功率管版图设计时,采用深N+扩散形成晶体管的集电极,从而使功率管集电极电阻最小化。本文设计的电路实现了宽输入电压范围,工作电压为-6V~-20V,输出-5V稳定电压,最大负载电流为-200mA。借助Cadence仿真软件平台对本文设计电路进行环境的搭建和仿真,通过仿真验证,电路的电源抑制比在低频时达到52dB,整个环路低频增益高达76dB,空载情况下静态电流47μA。通过外接旁路电容的降噪方式,在10Hz到100kHz的带宽范围内,电路的总输出噪声为22μV。版图设计过程中采用两层金属布线,最终版图面积为1030μm×1520μm。