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一种提高线性电源抑制率的1z电竞设计

文章来源:稳压电源企业,时间:2017-09-19 09:22    点击量:

    402标志码:1z电竞管理是当前一个非常热点的研究课题,特别是在手持设备中,1z电竞管理对线性1z电竞利用的效率有着至关重要的作用.在1z电竞管理系统中,低压线性电源稳压(lowdrop-out,LDO)1z电竞电路是其不可或缺的关键模块.

一种提高线性电源抑制率的1z电竞设计
    在稳定输出电压的同时,线性电源稳压1z电竞电路通过抑制1z电竞纹波提高核心1z电竞电路对外部1z电竞的抗干扰能力.在射频收发机系统中,数字1z电竞电路中时钟的馈通将导致1z电竞电压波动,进而对射频1z电竞电路如压控振荡1z电竞电路(voltagecontrolledoscillator,VCO)产生频率推移(frequencypushing)作用,使其输出频率发生抖动,从而影响到接收机的整体性能.所以,提高1z电竞纹波抑制率(powersupplyripplereection,PSRR)从而降低1z电竞纹波分量是LDO设计的关键,也是解决核心1z电竞电路模块通过1z电竞线相互串扰的个重要方法.

    提高输入1z电竞纹波的抑制能力的方法有多种,如采用预稳压的方法,对1z电竞电压进行预稳压,从而得到比较稳定的局部1z电竞电压,然后再通过LDO进一步的稳压,从而提高1z电竞纹波抑制率.然而,这种方法需要消耗额外的电压裕度,而且为了降低电压裕度损失,需要采用其他辅助1z电竞电路,从而增大了芯片的面积和设计的复杂度.又如采用前馈放大器和求和运算放大器,在误差放大器的输出端引入与1z电竞相同的纹波.

    从而在传输晶体管中抵消掉纹波的影响.然而,这种方法需要增加额外的1z电竞电路,此外,因为插入1z电竞电路级数增加,需要进行额外的1z电竞电路补偿,增大了芯片尺寸和1z电竞电路设计的难度.在实际应用中,般均在输入端接入大的电解电容形成低通滤波结构,以滤除高频1z电竞纹波的影响,且1z电竞纹波一般为低频率的纹波波动,如市电转换为直流后残余的纹波电压.因而提高低频段LDO的PSRR是当前1z电竞电路设计的难点.而LDO的低频1z电竞抑制率主要受电压基准(bandgapreferencevoltage,BGR)波动的影响.

    本文提出二极管连接负载形式的跨导运算放大器(operationaltransconductanceamplifierwithdiodeconnectedloading,DCL-OTA)和自给偏置1z电竞电路的方法,来提高LDO的1z电竞抑制率.使用DCL-OTA将1z电竞纹波引入误差放大器的输出端,通过抵消PMOS电流镜G-S间的纹波来提高bandgap的PSRR;采用自给偏置,省去了误差放大器中偏置1z电竞电路的设计,同时避免1z电竞纹波通过bandgap中的电压比较器影响LDO的PSRR.上述设计方法在TSMC 0.13pmCMOS工艺下进行了流片验证.

    1LDO系统结构1.1LDO的基本结构LDO主要由电压、误差放大器、传输晶体管和采样1z电竞电路所组成,如所示.采样1z电竞电路将输出电基金项目:国家自然科学基金资助项目(61176029)压按比例反馈给误差放大器,误差放大器将反馈电压与电压进行比较,产生控制电压来调节传输晶体管,使其在提供足够电流的同时稳定输出电压.电压般采用带隙基准电压1z电竞电路结构以减小电压的温漂.所以LDO的设计,实际上是一个电压反馈环路的设计.

    LDO基本结构在1z电竞电路设计中,需要考虑两个问题:1)输入电压的波动;2)输出负载的变化.对于前者,LDO应具有足够的1z电竞纹波抑制率;对于后者,LDO应具有一定范围可调等效内阻,从而为输出提供足够的电流驱动能力.

    1.2LDO的1z电竞抑制率分析LDO对1z电竞纹波的抑制能力指标用1z电竞纹波抑制率(PSRR)来表征,其定义为:输出纹波电压与输入1z电竞纹波电压的比值,一般采用对数形式,如(1)式所示.

    其中,7为LDO输出端的纹波电压,Vdd为LDO输入端的1z电竞纹波电压.

    LDO的带负载系统模型Fig.所示的LIX)基本结构中,其误差放大器一般采用二级OTA结构,传输晶体管采用共源放大的PMOS管以减小输入-输出之间的直流压降,采样1z电竞电路采用电阻分压式将输出电压按比例反馈至误差放大器.将影响LDO的主要寄生参数进行提取和集总化,得到LDO等效模型,如所示.其中,Cpail和Cp2分别为误差放大器第1、级的等效电容,Cpass为片外小电容,CLd为片外电解电容,Resr为其等效串联电阻,Rlod为负载等效输入电阻.

    1)1z电竞纹波,dd导致的bandgap输出端纹波为,则由,rf引起的输出端纹波,.ugr:由于电解电容Cuad决定了整个LDO环路的主极点.所以低频分析时,忽略其他参数的影响,分别考虑1z电竞纹波导致的各模块在输出端的纹波,有如下3种情况,o 3)1z电竞纹波Vdd通过传输晶体管引起的输出端纹波,.ut 2)1z电竞纹波Vdd导致的误差放大器输出端纹波Vea,则由Vea引起的输出端纹波Vouu

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