基于低电压与高PSRR的带隙电压基准源设计

阐述对低电压、高电源抑制比(PSRR)的带隙电压基准源设计,分析带隙电压基准源的特点,结合原电路设计的局限性,设计了低电压、高PSRR的带隙电压基准源电路结构。仿真分析表明,仿真的结果和理论分析结果保持一致,所设计电路在低压模拟电路以及数字信号处理系统中有较好适用性。

一种高PSRR低压差线性稳压器电路

通过对低压差线性稳压器(LDO)的电源抑制比(PSRR)进行理论分析得出,功率管栅极电压与LDO输入电压的小信号比值越接近1,PSRR就越高。基于此理论,在传统LDO的基础上增加了1种新结构,将二极管连接形式的MOS管与共源共栅结构串联,使功率管栅极电压与LDO输入电压的小信号比值接近1。随后,对该结构进行了理论分析,分析结果表明相比其他的PSRR提升技术,具有该结构的LDO其PSRR不会随着负载电流的增加而发生较大变化。LDO改进前和改进后PSRR的绝对值分别为65 dB和76 dB;改进后的结构在不同的负载电流下均具有较高的PSRR。相比体驱动前馈以及增加电荷泵将电源回路与LDO主体电路隔离等PSRR提升技术,该方法仅在传统LDO上增加了3个MOS管,减小了电路的功耗和面积。

一种低压高PSRR电流模带隙基准电压源的设计

阐述一种改进型电流模带隙基准,通过改变传统结构中电流镜的比例,显著地提高了基准电压的PSRR。采用55nm CMOS工艺同时设计了这两种带隙基准电路,电源电压均为1.2V,输出基准电压为0.6V。Cadence仿真结果表明,传统电流模带隙基准和改进型电流模带隙基准在10Hz的PSRR分别为-63.7dB和-129.4dB,在-40~125℃的温度范围内,其温度系数分别为10.4ppm/℃和19.5ppm/℃。

应用于血氧检测芯片的高PSRR线性稳压器的设计

针对血氧检测芯片对内部低压差线性稳压器的需求,设计了一款宽范围,高电源抑制比(PSRR)的线性稳压器(LDO)。该LDO采用了一种零极点追踪补偿结构,并配合电容反馈补偿来保证系统的稳定。LDO采用折叠式共源共栅放大器作为误差放大器来提高环路增益,采用PSRR增强电路来提高系统对低频段电源纹波的抑制能力。LDO电路在SMIC公司的0.18μm BCD工艺平台进行设计验证,当输入电压范围在3.7~6V,温度在-40℃~85℃时,可以稳定输出3.3V电压。负载电流可覆盖0~300mA,有着很好地输出线性调整率。在负载电流10mA的条件下,频率为1KHz时的PSRR为92dB;10KHz时的PSRR可达81dB,整体的功耗小于25μA。

低温漂高PSRR的二阶补偿带隙基准源设计

设计了一种线性补偿低温漂高电源抑制比带隙基准电压源电路。带隙基准核心电路采用三支路共源共栅电流镜结构,提高电路电源抑制比。补偿电路采用分段补偿原理,在低温阶段,加入一段负温度系数电流,在高温阶段,加入一段正温度系数电流,通过补偿,使带隙基准输出电压的精确度大大提高,达到降低温度系数的目的;同时电流镜采用共源共栅结构,不仅提高电路的电源抑制比,而且可以抑制负载对镜像晶体管电压的影响。基于0.5μm CMOS工艺,使用Cadence Spectre对电路仿真,结果表明,在-50^+125℃温度范围内,基准输出电压的温度系数为2.62×10^(-6)/℃,低频时的电源抑制比(PSRR)高达88 d B。

一种高PSRR高精度多阶电流补偿带隙基准源

设计了一种高PSRR高精度多阶电流补偿带隙基准源电路.采用改进威尔逊自偏置电路与放大器结合的方法来获取高PSRR;采用4阶精确补偿电流来补偿高温段和低温段基准电压的曲率.基于0.13μm工艺进行设计,仿真结果表明:在3.3 V电源电压及温度从-100℃到140℃的情况下,带隙基准电压的温漂系数为1.68 ppm/℃,电源电压抑制比为90.4 dB。

用于无源RFID标签的拓展PSRR带宽无片外电容LDO

经过调制的射频信号整流后会为无源射频识别（RFID）标签引入数万到几十万赫兹的电源纹波。为了抑制这种电源纹波,设计了一款1 MHz带宽内高电源电压抑制比（PSRR）、超低功耗、无片外电容低压差线性稳压器（LDO）。利用超级源跟随器结构改变传统LDO环路的极点分布,将输出极点作为环路主极点,将低频PSRR带宽有效拓展到1 MHz。利用动态偏置技术和双零点补偿结构保证环路稳定性。该LDO采用TSMC 0.18μm CMOS工艺实现,芯片面积约0.017 mm^2。测试结果表明：LDO在1 MHz频率范围内的PSRR小于-46 dB,轻负载下的PSRR可达-57 dB;电路消耗0.33-3.4μA的静态电流;在工作电压为1.1-3 V时输入电压调整率为4.6 mV/V;在负载电流为0-25μA时负载调整率为0.3 mV/μA;该LDO仅采用35 pF片上电容。

以频谱角度研究LDO高频段PSRR对射频信号的影响

以降压开关电源、LDO以及ADF4350频率综合芯片为测试平台,以自制无源探头、频谱仪作为测试工具,从频谱的角度研究了LDO高频段纹波抑制能力对射频信号质量的影响。频谱测量结果表明:当LDO高频段纹波抑制能力不佳时会在射频信号中引入较大杂散,应在LDO的选型时予以慎重对待。

低温漂高PSRR新型带隙基准电压源的研制

利用带隙电压基准的基本原理,结合自偏置共源共栅电流镜以及适当的启动电路,设计了一种新型基准电压源。获得了一个低温度系数、高电源抑制比的电压基准。通过对输出端添加运算放大器,把带隙基准电路产生的1.2 V电压提高到3.5 V,提高了芯片性能。用Cadence软件和CSMC的0.5μm CMOS工艺进行了仿真,结果表明,当温度在-20～+120℃,温度系数为9.3×10-6/℃,直流时的电源抑制比为-82 dB。该基准电压源能够满足开关电源管理芯片的使用要求,并取得了较好的效果。

采用电阻补偿的高PSRR基准电压源设计

与传统的带隙基准电路完全使用p-n结达到高次温度补偿不同，提出利用标准CMOS工艺下不同电阻的不同温度系数，实现温度的高次补偿，大大减小了电路的复杂性和功耗。同时，通过增加电源电压耦合电路，提高电源抑制比，并在输出级利用低压差电压DC转换电路，实现电压转换，提供可调的多种参考电压。该电路采用Chartered0．35μmCMOS工艺实现，采用3．3V电源电压，在-40～100℃范围内，达到低于6ppm／℃的温度系数，在1kHz和27℃下，电源抑制比达到82dB。

采用曲率补偿的高PSRR基准电压源

设计了一种输出电压为1．5V的带隙基准电路。该电路采用标准CMOS工艺，工作电压为3～6．5V。采用一种简洁的曲率补偿技术，使输出基准电压温度系数达到3×10^-6V／℃。由于采用共源共栅输出结构，在室温27℃、频率小于1kHz时，电源抑制比达到97dB，电源影响率小于15×10^-6V／V。另外，还设计了启动电路和电流源偏置电路，可以整体应用到SOC系统。

一种低工艺敏感度,高PSRR带隙基准源

实现了一种高精度带隙基准源,该基准源在预调节电路中应用了电源行波减法技术,显著改善了输出电压的电源抑制比。提出了采用电流负反馈技术稳定预调节电路电流的方法,降低了带隙基准的温度特性和电源抑制比对阈值电压的敏感度。考虑晶体管阈值电压发生±20%变化的情况下,仿真得到的基准源的温度系数和电源抑制比变化分别只有0.11ppm和7dB。测试结果表明,该基准源在-20～100℃的范围内的有效温度系数为25.7ppm/℃,低频电源抑制比为-68dB。其功耗为0.5mW,采用中芯国际0.35μm5-V混合信号CMOS工艺实现,有效芯片面积为300μm×200μm。

用于神经信号采集的高PSRR及CMRR植入式模拟前端

针对人体内神经电信号非常微弱、噪声大、环境干扰大等特点,研究与设计了一款应用于神经信号采集的高电源抑制比(PSRR)和共模抑制比(CMRR)的低噪声植入式模拟前端.该模拟前端采用全差分结构来实现模拟前端中的前置放大器、开关电容滤波器及可变增益放大器,使得电路具有较好的电源抑制比和共模抑制比;采用斩波调制技术来抑制电路的低频噪声,并通过带电流数模转换器(DAC)的纹波抑制环路来抑制前置放大器的输出纹波,从而使该模拟前端在具有高PSRR和CMRR的同时能保持低噪声性能.文中采用0.18μm CMOS工艺设计该模拟前端芯片,版图后仿真结果表明,该模拟前端在0.1 Hz^10 k Hz内的等效输入噪声为2.59μV,实现了46.35、52.18、60.02、65.95 d B可调增益,CMRR和PSRR分别可达146及108d B,很好地满足了植入式神经信号采集的要求.

高PSRR超低噪声的LDO设计

便携式医疗电子设备在信号传输中易受到噪声干扰,为了抑制交流纹波对微小信号的影响,设计了一种高电源抑制比(power supply rejection ratio,PSRR)、超低噪声的低压差线性稳压器(low-dropout regulator,LDO)。利用电流缓冲和动态零极点追踪补偿技术来实现环路的稳定,同时也扩展了环路的单位增益带宽,提高了高频下的PSRR。稳压器采用两级结构,通过预稳压调制级加低通滤波器结构来实现低压差线性稳压器的超低噪声,且低通滤波器的截止频率有利于低频下PSRR的提高。基于5 V-0.35μm CMOS工艺设计,采用cadence仿真软件进行仿真验证。仿真结果表明,在100 kHz、10 kHz、1 kHz、100 Hz频率下,PSRR分别可达到-66、-85、-96和-97 dB。在不同的负载下,输出噪声在10 Hz~100 kHz频段不超过10μVrms,重载(250 mA)时的输出噪声最低可达到7.5μVrms,可用于便携式医疗电子设备。

一种高CMRR和PSRR的共源共栅放大器

针对传统运算放大器共模抑制比和电源抑制比低的问题,设计了一种差分输入结构的折叠式共源共栅放大器。本设计采用两级结构,第一级为差分结构的折叠式共源共柵放大器,并采用MOS管作为电阻,进一步提高增益、共模抑制比和电源电压抑制比;第二级采用以NMOS为负载的共源放大器结构,提高增益和输出摆幅。基于LITE-ON40V 1.0μm工艺,采用Spectre对电路进行仿真。仿真结果表明,电路交流增益为125.8 dB,相位裕度为62.8°,共模抑制比140.9 dB,电源电压抑制比125.5 dB。

一种高PSRR快速响应线性电源调制器的电路设计

本文介绍了一种高PSRR的快速响应线性电源调制器的电路设计。该电路采用二阶温度补偿形成稳定的带隙基准参考电压,利用输出电压反馈作为电路的内部电源,使得电路的响应速度更快。同时,由于电路未直接使用输入电压作为内部电源,因此拥有较高的PSRR。仿真结果表明,该线性电源调制器在100Hz下PSRR约为113 dB,同时拥有较快的响应速度和较大的相位裕度。

一种宽输入电压范围高PSRR线性稳压器

基于HHNEC BCD工艺,设计了一种输入电压范围为5.4-40 V,输出电压为5 V的线性稳压器。为了获得高电源电压抑制比,电路采用二级稳压结构,基于耗尽型MOS管的预稳压器将输入电压稳压到5.2 V,再使用一种输出端接2.2μF电容的低压差稳压器（二次稳压器）得到最终输出电压5 V。Hspice仿真表明,PSRR在100 k Hz以下时优于-90 d B,在1 MHz以下时优于-70 d B。

低电压、高PSRR的带隙电压基准源

设计了一款高精度、低电源电压的CMOS带隙基准源,具有良好的电源抑制比。电路采用电流模结构和反馈控制实现了低电压、低功耗和高电源抑制比。基于0.25μm CMOS工艺,测试结果表明:在1V电源电压下,1KHz频率时,电源抑制比约为80dB,在0-70℃温度范围内,输出电压变化率不超过0.3%。

宽负载范围的高PSRR线性电源研究

研究分析了线性稳压电源中电源对稳压输出的噪声影响途径,提出了一种与负载无关的高PSRR线性稳压器电路。为减小电源噪声对LDO模块电路的影响,基于带隙基准源内部的自建电压实现高压和低噪声隔离,抑制了传统结构带来的功耗、面积和噪声问题。基于0.18μm、40 V高压BCD工艺进行了具体电路设计与芯片实现,经过全面验证,在电源电压为4.5 V到32 V,输出电容为2.2μF,最大负载电流为200 mA的条件下,LDO可提供3.3 V的稳定电压源,空载时PSRR可达到80.5 dB,负载为200 mA下PSRR仍然高达80.23 dB;变化率仅为0.001 dB/mA,实现了与负载无关的高PSRR线性稳压器设计。

一款基于BiCMOS工艺的高PSRR带隙基准电路

电压基准电路是目前广泛应用于直流电源变换器和数模/模数转换器件设计的一种电路单元。本文从基本工作原理出发,结合实际应用与理论推导,给出一款基于BiCMOS工艺的精确、高PSRR的带隙基准电路的设计。