LDO模拟集成电路设计思维导图
第七章MOS管模拟集成电路设计基础ppt课件
威尔逊电流镜正是
这样的结构。
NMOS威尔逊电流
镜的电路如右图所示。
提高输出电阻的基本
原理是在M1的源极接 有M2而形成的电流 串联负反馈。
图7.3.2 NMOS威尔逊电流镜
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
(3)自给基准电流的结构 如果在电流镜中的
参考电流就是一个恒流 (如右图所示) 那么，
整个电路中的相关支路 电流就获得了稳定不变 的基础。
图6-3-14
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
右图给出了 一种自给基准电 流的结构形式。M1、 M2、M3组成了一个 两输出支路的 NMOS电流镜，M4、 M5和M6组成了两输 出 支 路 的 PMOS 电 流 镜 。 M7 、 M8 和 R 所构成的“启动” 电路 。
4) 参考支路电流Ir 形成参考支路的电流的基本原理很简单，只要能够形成对
电源(NMOS电流镜)或对(PMOS电流镜)的通路即可。 (1)简单的电阻负载参考支路
图6-3-11
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
图6-3-18
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
LDO培训讲义
1.输出电压（Output Voltage）
• 在一定的输入电压及输出电流（负载）的条件下，其输出电压的大小。 • 固定输出和可调节输出两种类型 • 固定输出电压的稳压器使用比较方便，而且是经过生产厂家精密调整
的，所以稳压精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压， 不可能满足所有的应用需求。 • 可调输出的稳压器，对外接元器件参数的精度和稳定性要求较高。
关于Dropout测试参数的几点说明
• //TPS7333Q 3.3V void PASCAL Dropout_Voltage(double* ResultValue,int ResultNum,int*
UsedChannel) {
double TEMP; SET_VI5A(1,FVMI,3.4,V,200,MA,0,0,0); //VIN SET_VIS(1,FVMI,0,V,20,MA); //EN Delay(2); SET_VI5A(2,FIMV,-100,MA,5,V,0,0,0); //VOUT Delay(10); mid1=VI5A_MEASURE(2,5); TEMP=mid1*0.98; for (VIN=3.4;VIN>3;VIN=VIN-0.005) { SET_VI5A(1,FVMI,VIN,V,200,MA,0,0,0); //VIN Delay(10); mid4=VI5A_MEASURE(2,5); if (mid4<TEMP) break; } *ResultValue=VIN-TEMP; SET_VI5A(2,FIMV,0,MA,5,V,0,0,0); //VOUT Delay(2); SET_VI5A(1,FVMI,0,V,200,MA,0,0,0); SET_VI5A(2,FVMI,0,V,200,MA,0,0,0); Delay(2); }
模拟集成电路设计
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
关键字分析思维导图
集成电路
集成电路
通过
读者
深入
大家
理论
设计
设计
模拟 能够
掌握
内容摘要
《模拟集成电路设计》是一本全面介绍模拟集成电路设计的著作，涵盖了从基础知识到高级设计 技术的各个方面。本书首先介绍了模拟集成电路的基本概念和设计流程，然后详细阐述了各种模 拟电路元件的设计和特性，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。接下来，本书深入探讨 了模拟集成电路的设计技巧，包括反馈设计、频率响应优化、噪声抑制等。本书还涵盖了模拟集 成电路的版图设计和测试方法，为读者提供了全面的设计工具。
本书的一大亮点是它的理论与实践相结合的方法。它不仅提供了大量的理论分析，还通过实例演 示了如何将理论应用到实际设计中。这种方法使得读者能够更好地理解并掌握模拟集成电路设计 的精髓。
《模拟集成电路设计》是一本非常优秀的教材，无论是对初学者还是对有一定经验的工程师来说， 都是一本极有价值的参考书籍。本书不仅介绍了模拟集成电路的基本知识和技术，还通过实例和 案例分析，使读者能够深入了解并掌握模拟集成电路设计的关键技术和实际应用。
书中另一句引人注目的话是：“在所有的电子系统中，模拟电路是心脏。” 这句话强调了模拟集成电路在电子系统中的核心地位。无论是信号的输入、放大、 处理，还是最后的输出，都离不开模拟集成电路的强大功能。
还有一句令人印象深刻的话：“模拟集成电路设计的挑战在于平衡性能、功 耗和成本。”这是对模拟集成电路设计复杂性的最好诠释。设计师需要在满足性 能要求的还要考虑功耗和成本的问题，这需要他们具备深厚的专业知识和丰富的 实践经验。
本科论文（设计）ldo稳压器的电路及版图设计
LDO稳压器的电路及版图设计摘要随着信息科学的飞速发展，电源IC技术已经变得越来越重要。
在众多的电源技术中，由于低压差线性稳压器(LDO)的体积小、电源抑制比高、功耗小、噪声低及其应用端的电路简单等优点在众多电源IC中，人们的关注度非常普遍。
另外，由于LDO还具备比较好的负载瞬态响应与线性瞬态响应，这些优点使它在各个领域占有非常重要的地位，比如在MP3播放器、无线电话、PDA等电子设备中被广泛应用。
因此，当前电源IC技术领域的研究热点为线性稳压器的设计，具有重要的理论意义和实际应用价值。
文中详细的对LDO线性稳压器的整体电路结构及其工作原理作了简单介绍，并给出了各个主要子模块电路的设计。
另外，保证芯片在正常工作时能够安全，还对限流保护电路和过温保护电路进行了设计。
LDO线性稳压器在设计时的一个很大的难点就是整个系统的稳定性问题，本设计也不例外。
本文的仿真结果均采用Cadence-Spectre仿真工具来完成的，并且本文的版图也是利用Cadence完成的。
在实现匹配过程中，集成电路版图设计是一个非常重要的环节。
一个优秀的版图就可以大大提升一个设计。
关键词：线性稳压器，瞬态响应，稳定性，版图设计大连东软信息学院毕业设计（论文） Abstract LDO Regulator Circuit and Layout DesignAbstractWith the rapid development of information science, power IC technology has become increasingly important. Among the many power technology, due to low dropout linear regulator (LDO) small size, power supply rejection ratio, low power consumption, low noise and its applications side simple circuit in the power supply IC in many people’s attention very common. In addition, due to the LDO also has better load transient response with a linear transient response, these advantages in that it occupies a very important position in various fields, such as MP3 players, wireless phones, PDA and other electronic devices are widely used. Therefore, the current research focus power IC technologies for the linear regulator design has important theoretical and practical value.In detail on the overall LDO linear regulator circuit structure and its working principle is briefly introduced, and the design of each major sub-modules of the circuit. In addition, to ensure that the chip can be safe in normal operation, but also to limit protection circuit and over-temperature protection circuit design. In the design of a great difficulty LDO linear regulator is the stability of the whole system, this design is no exception.The simulation results in this paper are used Cadence-Spectre simulation tools to complete, and the layout of this paper also uses Cadence completed. In the realization of the matching process, IC layout design is a very important part. A good layout can greatly enhance a design.Key words: Linear regulators, Transient response, Stability, Layout目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1背景及意义 (1)1.2LDO的国内外现状 (1)1.3LDO的发展趋势 (2)第2章LDO基本原理及性能参数 (4)2.1LDO的基本原理 (4)2.1.1 LDO的基本结构 (4)2.1.2 LDO的工作原理 (5)2.2LDO的性能参数 (5)第3章LDO的电路构架 (10)3.1构架概述 (10)3.1.1 标准分类 (10)3.1.2 芯片的整体电路 (11)3.2各个子模块的设计 (11)3.2.1 使能控制模块 (11)3.2.2 基准电压模块 (12)3.2.3 过温保护模块 (13)3.2.4 误差放大器模块 (14)3.2.5 限流保护模块 (15)3.2.6 静电释放模块 (16)3.3电路仿真 (16)第4章LDO的版图 (18)4.1集成电路版图设计(LA YOUT)概述 (18)4.2版图设计基本规则 (18)4.2.1 匹配性设计 (18)4.2.1.1 匹配电阻设计 (19)4.2.1.2 匹配电容设计 (19)4.2.1.3 匹配MOS管设计 (19)4.2.2 耦合效应 (20)4.2.3 寄生效应和闩锁效应 (20)4.3模拟电路的版图技术 (21)4.3.1 器件的匹配 (21)4.3.2 天线效应（Antenna effect） (22)4.4版图验证 (25)4.4.1 设计规则检查DRC (25)4.4.2 版图与原理图一致性检查LVS (25)第5章总结 (26)参考文献 (27)致谢 (28)第1章绪论近十几年来，具有低压差、低功耗的LDO（Low Dropout）稳压器被掌上电脑、笔记本电脑、移动电话等便携式设备及医疗、测试仪器的迅猛发展所拉动而快速发展。
LDODCDC基础知识
LDO的参数
• 6．线性调整率(Line Regulation) ．线性调整率
线性调整率可以通过右图和右式来定义， △Vline—LDO线性调整率 Vo—LDO名义输入电压 Vmax—LDO最大输入电压 △V—LDO输入电压分别为Vo和Vmax时， 输出电压的差值 该指标反映的是输入电压变化对输出电压的 影响，该值越小，输入电压变化对输出电压 影响越小，LDO的性能越好。
Vin-
Vout-
LDO和DCDC的区别 • 1、两者的效率不同,DCDC的效率一般要高于 LDO,这是其工作原理决定的； • 2、DCDC有Boost、Buck、Boost/Buck，而LDO 只有降压型； • 3 、DCDC存在开关噪声和EMI问题，而LDO一般 不会存在该问题； • 4、LDO设计简单，只需一个输入和一个输出电容， 外围元器件少，所占PCB的面积较小，而DCDC 一般需要电感、二极管等，设计较复杂，所占 PCB的面积较大；
LDO和DCDC的区别 • 5、DCDC可以输出较大的电流，而LDO输出电流 较小； • 6、DCDC比LDO要贵。
LDO和DCDC的区别
总的来说，升压一定要用DCDC， 降压，是选择DCDC还是LDO，要在 成本，效率，噪声和性能上进行比较。
谢谢！
LDO的参数
• 9、转换效率 、
忽略静态电流（Iq），LDO的效率可用下式计算得出：
LDO的参数
• 10、功耗 、
LDO的功耗可以用下式计算： Pldo=（Vin-Vout）*Iout+Vin*Iq 由静态电流引起的功耗很小，一般可以忽略不计。 LDO的功耗不能超过该LDO封装的最大功耗。 某器件封装的最大功耗可以由下式计算得出： PD(MAX) = ( TJ(MAX) − TA ) /θJA TJ(MAX)：该封装的最大连续结温 TA：环境温度 θJA：结点到环境的热阻,单位是°C/W 下面是两个常用封装的最大功耗： PD(MAX) = (125°C−25°C) / (333 °C/W)= 300mW (SC-70-5) PD(MAX) = (125°C−25°C) / (250 °C/W )= 400mW (SOT-23-5)
LDO原理结构及应用
LDO原理结构及应用LDO的种类LDO是新一代的集成电路稳压器，它与三端稳压器最大的不同点在于，LDO是一个自耗很低的微型片上系统(SoC)。
LDO按其静态耗流来分，分为OmniPowerTM / MicroPowerTM / NanoPowerTM三种产品。
OmniPowerTM LDO的静态电流在100uA-1mA，是一种静态电流稍大但性能优于三端稳压器的新型线性稳压器，适用于使用AC/DC固定电源的所有电子、电器产品。
因其需求量大，生产量大，而生产成本极低，价格十分便宜。
MicroPowerTM LDO的静态电流在10uA~100uA，是一种微功耗的低压差线性稳压器，它具有极低的自有噪音和较高的电源纹波抑制(PSRR)，具有快捷的使能控制功能，给它一个高或低的电平可使它进入工作状态或睡眠状态，具有最好的性能/功率比，适用于在需要低噪音的手机电源中使用。
NanoPowerTM LDO的静态电流小于10uA，通常只有1uA。
是一种毫微功耗的低压差线性稳压器，具有极低的静态电流，稳压十分精确，最适用于需要节电的手提电子、电器产品。
见图1。
LDO的结构LDO的结构是一个微型的片上系统，它由作电流主通道的、具有极低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET、肖特基二极管、取样电阻、分压电阻、过流保护、过温保护、精密基准源、差分放大器、延迟器、POK MOSFET 等专用晶体管电路在一个芯片上集成而成。
如图2。
POK(Power OK)是新一代LDO都具备的输出状态自检、延迟安全供电功能，也有称之为Power good即“电源好”。
工作原理及效率LDO 的工作原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。
LDO是一个步降型的DC/DC 转换器，因此Vin > Vout，它的工作效率一般为60~75%，静态电流小的效率会好一些。
LDO选择原则，当所设计的电路要求分路电源具有下列特点时：1) 低噪音、高纹波抑制;2) 占用PCB板面积小(如手机、手持电子产品);3) 电路电源不允许使用电感器(如手机);4) 电源需要具有瞬时校准和输出状态自检功能;5) 要求稳压器低压降、自身低功耗;6) 线路要求低成本和简单方案;此时，选用LDO是最确当、最实用、最方便、最经济的。
LDO设计基础知识
电源转化方面的知识LDOLDO是low dropout regulator，意为低压差线性稳压器，是相对于传统的线性稳压器来说的。
传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v~3V以上，否则就不能正常工作。
但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。
针对这种情况，才有了LDO类的电源转换芯片。
目录•LDO的概念•LDO的工作原理•LDO的工作条件•LDO的四大要素•LDO的概念LDO是一种线性稳压器。
线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。
所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。
正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为PNP。
这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV 左右；与之相比，使用NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V 左右。
负输出LDO 使用NPN 作为它的传递设备，其运行模式与正输出LDO 的PNP设备类似。
更新的发展使用MOS功率晶体管，它能够提供最低的压降电压。
使用功率MOS，通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的电阻造成的。
如果负载较小，这种方式产生的压降只有几十毫伏。
DC-DC的意思是直流变（到）直流（不同直流电源值的转换），只要符合这个定义都可以叫DCDC转换器，包括LDO。
但是一般的说法是把直流变（到）直流由开关方式实现的器件叫DCDC。
LDO是低压降的意思，这有一段说明：低压降（LDO）线性稳压器的成本低，噪音低，静态电流小，这些是它的突出优点。
它需要的外接元件也很少，通常只需要一两个旁路电容。
新的LDO线性稳压器可达到以下指标：输出噪声30μV，PSRR为60dB，静态电流6μA（TI 的TPS78001达到Iq=0.5uA），电压降只有100mV(TI量产了号称0.1mV的LDO)。
东华大学模拟电子技术——第五章 模拟集成电路20140316
2、动态分析
v id uI1 uI2 2 输入为差模信号 vid
大小相等方向相反的信号 一管电流增加、一管电流减小
uO = uC1 uC2 0
差模输入时、差放电路的输出不为零。
东华大学电路电子中心
E.E.CENTER DHU
二、差分放大电路
射极耦合差分放大电路
Ri 2( Rb rbe )， Ro Rc
（1）T2的Rc可以短路吗？ T1的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
东华大学电路电子中心 E.E.CENTER DHU
二、差分放大电路
3.单端输入、双端输出
信号分解
输入差模信号的同时总是 伴随着共模信号输入：
1 Ric [ Rb rbe (1 )2 Re ， Ro Rc 2
东华大学电路电子中心 E.E.CENTER DHU
二、差分放大电路
2.双端输入、单端输出
3）分析
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
K CMR Rb rbe 2(1 ) Re 2( Rb rbe )
设计过程很简单，首先确定IE0和IE1，然后选定R和Re。
东华大学电路电子中心 E.E.CENTER DHU
一、模拟集成电路中的直流偏置技术
BJT电流源电路
4. 射极偏置电流源
Rb1 IL ( VCC U BE ) / Re Rb1 Rb2
Re Ro rce 1 r R R be e b
K CMR Ad Ac
或
K CMR
Ad 20 lg Ac
DCDC和LDO的基本原理与测试
一．LDO的基本原理1.低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图所示，该电路由串联调整管VT、取样电阻R1和R2、比较放大器A组成。
1.U-=(Vout/(R1+R2))*R2 它是取樣電壓2.UAout=(U+ - U-)*A （注：A為比較放大器的倍數）3.U+ = 穩壓管的壓降，它是固定的即Uref2.工作原理說明：2.1.取样电压加在比较器A的反相输入端，与加在同相输入端的基准电压Uref相比较，两者的差值经放大器A放大后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。
2.2.当输出电压Uout增大时，基准电压与取样电压的差值增大，經比較器A放大后，使Ub 和ic減小，串联调整管Uce增大，使輸出电压降低，從而維持Uo基本不變.這個過程可以看成是Uo上升，U-上升，Ub下降，ic下降，Uce上升，Uo下降 .应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET。
二．低压差线性稳压器的主要参数1．输出电压(Output Voltage)输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数，也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。
低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。
固定输出电压稳压器使用比较方便，而且由于输出电压是经过厂家精密调整的，所以稳压器精度很高。
但是其设定的输出电压数值均为常用输出电压测试线路电压值，不可能满足所有的应用要求，但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。
2．最大输出电流(Maximum Output Current)用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。
通常，输出电流越大的稳压器成本越高。
为了降低成本，在多只稳压器组成的供电系统中，应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。
通常，输出电流越大的稳压器成本越高。
3．输入输出电压差(Dropout Voltage)输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。
LDO电路集锦
这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为，输入电压小于稳定电压（输出电压+）时，调整管饱合，压差小于，电流小于100mA情况下压差小于.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。
输出电压U。
=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。
与1117的应用对比该电路的缺点是元件较多，输出不够稳定，用主贴的参数提供200mA电流，VBAT由降为时，输出电压会有的下滑（即输出为。
但如果电路中有多余的运放单元，则电路可大大简化。
该电路的优点：VBAT降到以下时，输出始终保持为，比1117优秀得多。
某手持设备由三只干电池串联供电的开发过程中（耗电300mA），最初用L1117供电，当电池端电压降到时，其输出仅为伏，电路产生异常。
高倍率放电情况下，干电池的终止电压是单元，这显然不能合理利用完电池能量。
用该电路取代1117后，电池电压降到伏电路产生异常，电池寿命试验证明，后者可提高电池便用寿命25%以上。
最近用了AME1117,也是别人推荐用的.之前也没感觉这类LDO有什么方便之处.在网上关于LDO的文章也比比皆是.有饿就顺便摘录几篇吧(一)这是我常用的LDO电路，实测最小稳定压差为，输入电压小于稳定电压（输出电压+）时，调整管饱合，压差小于，电流小于100mA情况下压差小于.该电路取样及误差放大采用差分电路，并且省掉了常见串联型PNP稳压电路的启动电阻。
输出电压U。
=Vz*（R114+R115）/R115输出限流电流由R113决定（调整管用P-MOSFET则无此功能）在大电流应用，将调整管改为P-MOSFET即可。
与1117的应用对比该电路的缺点是元件较多，输出不够稳定，用主贴的参数提供200mA电流，VBAT 由降为时，输出电压会有的下滑（即输出为。
但如果电路中有多余的运放单元，则电路可大大简化。
LDODCDC基础知识
LDO和DCDC的区别 • 5、DCDC可以输出较大的电流，而LDO输出电流 较小； • 6、DCDC比LDO要贵。
LDO和DCDC的区别
总的来说，升压一定要用DCDC， 降压，是选择DCDC还是LDO，要在 成本，效率，噪声和性能上进行比较。
谢谢！
Vin-
Vout-
LDO和DCDC的区别 • 1、两者的效率不同,DCDC的效率一般要高于 LDO,这是其工作原理决定的； • 2、DCDC有Boost、Buck、Boost/Buck，而LDO 只有降压型； • 3 、DCDC存在开关噪声和EMI问题，而LDO一般 不会存在该问题； • 4、LDO设计简单，只需一个输入和一个输出电容， 外围元器件少，所占PCB的面积较小，而DCDC 一般需要电感、二极管等，设计较复杂，所占 PCB的面积较大；
L1 Vin+ Q1 Cin Cout D1 Vout+
Vin-
Vout-
DC-DC的原理
• 3、BUCK/BOOST
BUCK/BOOST型DC-DC既可用于 降压，也可用于升压，其原理如右图 所示，该类型电压输出 Vout=Vin*D/(1-D)
Q1 Vin+ D1 Cin Q2 Cout L1 D1 Vout+
LDO的参数
• 6．线性调整率(Line Regulation) ．线性调整率
线性调整率可以通过右图和右式来定义， △Vline—LDO线性调整率 Vo—LDO名义输入电压 Vmax—LDO最大输入电压 △V—LDO输入电压分别为Vo和Vmax时， 输出电压的差值 该指标反映的是输入电压变化对输出电压的 影响，该值越小，输入电压变化对输出电压 影响越小，LDO的性能越好。
LDO的原理