【摘要】：隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展,我國(guó)對(duì)航天事業(yè)的發(fā)展越發(fā)重視,集成電路技術(shù)作為航天技術(shù)領(lǐng)域的中流砥柱,如何在復(fù)雜的航天環(huán)境中保證集成電路芯片的可靠性是人們的研究熱點(diǎn)。低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)以其低功耗、高精度和響應(yīng)速度快等優(yōu)越性能成為使用廣泛的電源管理電路之一。因此研究具有抗輻照特性的LDO具有十分重要的意義。本文的研究目的是設(shè)計(jì)了一個(gè)無(wú)片外電容LDO模塊,用于集成在一款抗輻照數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)芯片內(nèi)為其地址解碼和數(shù)據(jù)鎖存模塊等數(shù)字電路提供電源電壓。本文首先根據(jù)整體電路的抗輻照要求,抗總劑量輻射不低于100Krad(Si),分析了總劑量輻射效應(yīng)對(duì)集成電路的影響機(jī)理,并且提出相應(yīng)的抗輻照方案進(jìn)行加固,使電路達(dá)到抗總劑量輻照要求。本文所設(shè)計(jì)的無(wú)片外電容LDO要求在5V~6.3V輸入范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出4.8V的電壓,最低壓差為200mV。由于本文所設(shè)計(jì)的LDO是給數(shù)字電路提供電源電壓,因此不僅要保證LDO的輸出精度,而且對(duì)電路的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)要求很高。本文分析對(duì)比了傳統(tǒng)LDO和無(wú)片外電容LDO在負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)性能上的差異,結(jié)合目前已有的無(wú)片外電容LDO負(fù)載瞬態(tài)增強(qiáng)電路,提出了適合本文的瞬態(tài)增強(qiáng)方案。本文所設(shè)計(jì)的LDO為三級(jí)結(jié)構(gòu),第一級(jí)為折疊式共源共柵誤差放大器,第二級(jí)為緩沖器,第三級(jí)為PMOS功率調(diào)整管,本文所采用的頻率補(bǔ)償方案為嵌套式密勒補(bǔ)償(NMC),本文在負(fù)載瞬態(tài)增強(qiáng)方案中不僅通過(guò)第二級(jí)緩沖器增大調(diào)整管的柵端壓擺率,并且還增加了額外的瞬態(tài)增強(qiáng)電路,進(jìn)一步改善系統(tǒng)的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。本文使用Dongbu HiTek BCD 0.18μm工藝庫(kù)完成了電路每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和整體仿真,最終在電源電壓為5V,負(fù)載電容為50pF,溫度為27攝氏度時(shí)的仿真結(jié)果為:最小壓差為200mV,最大可驅(qū)動(dòng)負(fù)載為100mA,負(fù)載調(diào)整率為0.2493(μV/mA),線性調(diào)整率為0.197(mV/V),整個(gè)環(huán)路的低頻增益最少為97dB,系統(tǒng)的相位裕度最小為75度,電源抑制比最小為84dB(100Hz),負(fù)載電流為從2mA~100mA的階躍電流時(shí),輸出端的最大過(guò)沖電壓僅為37.7mV,最后利用環(huán)柵MOS管完成整體電路的版圖。整體而言,本文所設(shè)計(jì)的無(wú)片外電容LDO符合本文的設(shè)計(jì)要求。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN402
【圖文】：

所以傳統(tǒng) LDO 通過(guò)片外電容及其等零點(diǎn) Zesr，來(lái)抵消 PEA對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。系對(duì)系統(tǒng)造成影響，需要將其置于單位增益帶寬之統(tǒng)保持穩(wěn)定。 負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)分析是衡量 LDO 性能的重要參數(shù)之一，LDO 電路作O 為數(shù)字模塊電路提供電源電壓時(shí)，由于數(shù)字電零到滿載或者從滿載到零的突變，此時(shí)良好的 LDLDO 通常會(huì)在片外接一個(gè)微法級(jí)的大電容，該大對(duì)于 LDO 系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)同樣意義非凡，它可充電來(lái)減小因調(diào)整管不能及時(shí)響應(yīng)負(fù)載變化而引以用圖 2.4 的 LDO 瞬態(tài)波形示意圖來(lái)分析傳統(tǒng)

西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文14圖3.3 環(huán)柵結(jié)構(gòu) NMOS 管版圖其中中間環(huán)形結(jié)構(gòu)是柵，環(huán)柵內(nèi)部的有源區(qū)是晶體管的漏端，環(huán)柵外圍的有源區(qū)是晶體管的源端，本文所設(shè)計(jì)的環(huán)柵結(jié)構(gòu)是在截角正多邊形的基礎(chǔ)上增加左右兩條邊的長(zhǎng)度，這對(duì)環(huán)柵晶體管等效寬度的影響是：在其基礎(chǔ)上增加左右兩條邊的等效寬度，并不影響其在拐角處的等效寬度，因此本文在文獻(xiàn)[8]所提出的等效公式上進(jìn)行修改之后為：W 2 ( L L) L 4( d 2 L) 2a(3-1)其中 為擬合系數(shù)一般為 0.05，d 為內(nèi)部正多邊形的邊長(zhǎng)，a 為相較于正多邊形增加的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度。另外，環(huán)柵晶體管的柵長(zhǎng)度等效為源漏之間的最小距離，在每個(gè)管子都有自己的阱接觸環(huán)和 ISO 隔離保護(hù)環(huán)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2739568