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一种应用于LDO新型误差放大器的研究与设计.pdf
- 随着工艺水平的不断进步，便携式电子的应用领域不断深入，使得低压
差线性稳压器(LDO)的性能要求更加严格。LDO的未来发展趋势是：低成
本，低噪声、低功耗，高效率，高集成度，适用范围更广。国内IC行业起步
晚，LDO的发展也落后于先进国际水平，主流电源芯片市场份额基本都被外
国公司占据。因此，掌握基本电源技术知识，学习国际先进水平，设计实用
的新型结构，对今后的发展具有重大战略性意义。
本文针对LDO的发展要求，主要研究LDO的核心——误差放大器。结
合国内外现有三级放大器补偿结构的优点，设计了一种新型的补偿方式——
单密勒电容前馈频率补偿(SMFFC)，并用Cadence完成电路构造和版图设
计。此放大器的设计采用了TSMC 3．3V 0．18¨m CMOS工艺，在2V电源电
压，负载电容120PF的情况下，主要用HSPICE进行仿真。后仿真达到指标
为：放大器的增益带宽积为28MHz，直流增益125dB，相位裕度大于66．70，
补偿电容仅为1PF，功耗仅为0．485mW。接着将其应用于LDO中，得到较宽
的输入电压范围和电流负载调整范围，并得到了良好的瞬态响应速度，输出
电压一直稳定在1．8V附近。
分析与设计的具体内容有：首先分析了LDO的基本组成、工作原理，
以及误差放大器在LDO中的作用；然后，从理论上研究和分析误差放大器
设计所需要知识，包括：匹配研究，放大器模块研究，现有的三级放大器补
偿结构研究，以及前期所做的补偿结构相关设计；接着，提出了一种新型的
SMFFC结构，分析其小信号传输函数，确定零极点位置，实现了左半平面零
点在频率补偿中的作用；最后，用Cadence构建对应于SMFFC补偿结构的
电路，并进行版图设计，用HSPICE完成前仿真和后仿真，并对结果进行了
相应的分析。从统计的仿真数据可以看出，此误差放大器达到了预期的补偿
目的，完成了设计指标的要求。
文章结尾对本设计进行了小结，指出了设计中所存在的一些不足之处，
并结合当前设计和未来发展提出了进一步的想法。关键词：低压差线性稳压器；误差放大器；单密勒电容；频率补偿
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