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。

一种高PSRR高稳定性的LDO设计

提出了一种高PSRR高稳定性的低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regular,LDO),该LDO设计了高精度的带隙基准电路和误差放大器,并利用前馈纹波消除技术设计了电源抑制比增强模块,有效提高了电路中高频的电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)。基于CSMC 0.18μm工艺对提出的LDO电路进行仿真验证,芯片面积为150μm×131μm。该LDO在4.5 V~5.5 V的输入电压范围下,稳定输出不受温度影响的2.5 V电压;于1 mA轻负载下,电源抑制比在低频处为-103.3 dB,在1 MHz处超过-60 dB。当输出电容为2.2μF时,LDO电路轻载下相位裕度为58.3°,重载下相位裕度为64.1°,具有良好的系统稳定性。

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/℃。

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。

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。

一种具有高PSRR的分段温度补偿带隙基准

基于华虹0.18μm BCD工艺,设计了一种具有高PSRR的分段温度补偿带隙基准。电路采用5 V电源进行供电,基准输出电压为1.256 V。仿真结果表明,在-45~125℃的温度范围内,TT工艺角下,传统结构的温漂系数只能达到2.048×10^(-5)/℃。采用新型分段温度补偿的带隙基准的温漂系数为3.631×10^(-6)/℃,相比传统结构,温度系数降低了82.3%。静态功耗为220μW。PSRR在低频可达到-102 dB,在350 kHz处有最差PSRR,但仍有-30 dB。该带隙基准适用于高精度、大电流开关电源的模拟集成电路。

一种进行环路隔离的大电流高电源抑制比LDO设计

针对传统带有电荷泵、以NMOS作为功率管的LDO驱动能力低下和输出纹波偏高的问题,基于Huahong 0.35μmBCD工艺,设计了一种隔离交直流环路的大电流LDO。该LDO通过将直流环路和交流环路进行隔离,降低了对电荷泵驱动能力的需求,从而保证NMOS功率管栅极驱动电压的较低纹波并实现大电流输出。通过加入纹波电流吸收电路,增强了LDO的PSRR。结果表明,在3.41~5.5V的输入电压范围内,LDO的输出电压为3.3V,输出电流最高达到3 A,压差为110 mV。LDO在轻负载下的PSRR为:111.261dB@DC,86.9005dB@1kHz,78.9472dB@1MHz;重负载下的PSRR为:111.280dB@DC,84.1231dB@1kHz,39.2638dB@1MHz。

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。

一种带曲率补偿的低压高PSRR带隙基准源

基于SMIC 65nm CMOS工艺,设计了一种带曲率补偿的低压高电源抑制比(PSRR)带隙基准电压源。采用带曲率补偿的电流模结构,使输出基准电压源低于1.2V且具有低温漂系数。在基本的带隙基准电路基础上,增加基准核的内电源产生电路,显著提高了电路的PSRR。采用Cadence Spectre软件,在1.8V电压下对电路进行仿真。结果表明,在1kHz以下时,PSRR为-95.76dB,在10kHz时,PSRR仍能达到88.51dB,在-25℃~150℃温度范围内的温度系数为2.39×10^(-6)/℃。

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。

一种高PSRR无电阻带隙基准源

设计了一种高电源抑制比(PSRR)、低温漂的无电阻带隙基准源。在传统无电阻带隙基准电压源的基础上引入反馈环路,实现了对电压的箝制,减小了沟道长度调制效应和失调电压,提高了带隙基准源的PSRR。引入正温度补偿电路,减小了带隙基准源的温度系数。采用TSMC 0.18μm CMOS工艺对电路进行了仿真。结果表明,在3 V工作电压下,在低频下带隙基准源的PSRR为-65 d B,在-25℃~125℃温度范围内的温度系数为3.72×10^(-5)/℃。

用于植入式医疗设备的高PSRR无片外电容LDO

提出了一种用于植入式医疗设备的高电源抑制比(PSRR)无片外电容的低压差线性稳压器(LDO)。所设计的LDO采用自适应负载电流追踪的前馈纹波消除技术来产生动态的前馈纹波,以改善其在不同负载电流下的PSRR。LDO采用超级源跟随器和密勒补偿电路来保证电路的稳定性,其只需要1.2 pF的片上电容。电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计与仿真。仿真结果表明,当负载电流为1 mA时,该LDO的PSRR在1 MHz处为-56.7 dB,在10 MHz处为-45 dB,比传统LDO分别改善了24 dB和30 dB;当负载电流为10 mA时,该LDO的PSRR在1 MHz处为-55.6 dB,在10 MHz处为-43 dB,比传统LDO分别改善了20 dB和28 dB。

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.

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。

一种高电源抑制比低温度系数的带隙基准电路

采用两种方式提高了带隙基准电路的电源抑制比。首先,采用峰值电流源结构将三极管自身的增益引入反馈环路,从而提高了环路增益和带隙基准核心的电源抑制比。其次,运用预调制电路进一步提高了电源抑制比。此外,还提出了一种仅需源极负反馈非对称电流镜的曲率补偿电路,该电路具有跨工艺的通用性。所提出的电路采用0.18μm BCD工艺进行了验证,并应用在一款降压DC-DC变换器中。结果表明,所提出的电路在2.4 V、3.3 V和5 V供电下,低频分别具有127 dB、134 dB和136 dB的高电源抑制比,同时实现了3.74×10^(-6)/℃的低温度系数,总电流消耗仅为6.3μA~14.5μA。

一种高电源抑制比快速启动的带隙基准的设计

文章采用5 V、0.35μm CMOS工艺,设计一种适用于低噪声高速系统的带隙基准电压源电路。为了保证电路具有较高的电源抑制比(power supply rejection ratio,PSRR),设计一种抑制电源电压波动的负反馈回路,并且在电路中采用具有较高增益的两级放大器结构。针对某些系统快速启动的需求,设计快速启动电路,当电源上电时启动电路直接作用于基准电压,加速带隙基准电路的启动,在电路正常启动后通过开关管使启动电路停止工作。仿真结果表明,温度在-40~125℃范围内,带隙基准的温漂系数为13.05×10^(-6)℃^(-1);低频时PSRR为100.6 dB;线性调整率(line regulation,LNR)为0.024 mV/V;启动时间为4μs。

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。