【摘 要】
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随着半导体工艺和集成电路技术的不断发展,便携式电子设备开始进入越来越多人的生活中,电源管理芯片作为电子设备的重要组成部分,已然成为微电子领域备受关注的问题之一。低压差线性稳压器（Low dropout regulator,LDO）是电源管理芯片的一个分支,因为其功耗低、噪声小、结构简单、成本低廉等众多优点在电源管理芯片市场上始终占据着重要的地位。目前,如何提高LDO的精度、瞬态响应速度、负载能力以
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随着半导体工艺和集成电路技术的不断发展,便携式电子设备开始进入越来越多人的生活中,电源管理芯片作为电子设备的重要组成部分,已然成为微电子领域备受关注的问题之一。低压差线性稳压器（Low dropout regulator,LDO）是电源管理芯片的一个分支,因为其功耗低、噪声小、结构简单、成本低廉等众多优点在电源管理芯片市场上始终占据着重要的地位。目前,如何提高LDO的精度、瞬态响应速度、负载能力以及电源抑制特性等问题,一直是研究LDO的重要方向。一般而言,这些性能参数大都是相互折衷或者相互平衡的关系,对于不同的使用场景和应用需求,设计LDO时会有不同的侧重方向。针对上述问题,本文分别基于双极（Bipolar）工艺和CMOS（Complementary metal oxide semiconductor）工艺,设计了两种侧重方向不同的高精度LDO稳压器。本文首先研究了一种具有高精度、快速瞬态响应、宽输入电压范围的LDO稳压器。基于0.6μm双极工艺,设计的带隙基准与误差放大器混合结构有助于提高瞬态响应速度、降低输出噪声,设计的全NPN型推挽缓冲器作为LDO缓冲级,进一步提高了环路的稳定性。对该LDO进行流片验证,输出端口采用1μF的片外负载电容,测试结果表明:设计的LDO具有3.5 V～12 V的宽输入电压范围,负载调整率的值为0.09 m V/m A,负载电流为0和200 m A时的线性调整率分别为0.5m V/V和0.8 m V/V,当负载电流在轻载20 m A和重载200 m A之间快速切换时,输出电压的过冲电压为80 m V、下冲电压为70 m V。为了进一步提高LDO的负载能力,本文还研究了一种基于0.18μm CMOS工艺的大负载电流的高精度LDO稳压器。由于较大的功率管尺寸引入了较大的寄生电容,该LDO采用双零点频率补偿技术确保环路的稳定性。由于大电流情况下远端负载会加剧输出电压的损耗,本文通过增加一个反馈端口对此问题进行了改进。对设计的LDO进行仿真验证,输出端口选择10μF的片外电容和300 mΩ的等效串联电阻（Equivalent series resistance,ESR）,仿真结果表明:该LDO最大负载电流为2 A,满载时的低频电源抑制比（Power supply rejection ratio,PSRR）为-84.68d B,满载时的接地电流为2.68 m A,负载调整率为0.6 m V/A,线性调整率为0.1m V/V。
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