随着社会科技的高速发展、电子设备的多样化,使得集成电路产业日益扩大,几乎所有电子设备都需要电源管理系统来保障稳定的电压,这对电源管理芯片的性能需求愈发强烈。LDO稳压器作为电源管理芯片之一,具备着低成本、结构简便、性能优越等优势,其在电源管理系统中占有着重要地位。传统的LDO模块依靠片外大电容来维持系统的稳定性,这增加了系统成本、降低芯片的可集成度,同时降低了系统的响应时间。如今芯片面向SOC理念发展,因此就如何提高片上集成LDO电路的性能而不使用片外电容器成为了近年来电源管理芯片技术的研究热点之一。本文首先从LDO电路的基本结构出发,分析其工作原理及性能指标,重点研究了LDO的稳定性及瞬态响应。对比分析了传统LDO电路与无片外电容LDO电路的稳定性,当负载电流发生突变时,无片外电容LDO电路因为没有外部电容器件来缓冲存储电荷的变化和滤波,导致其输出电压变得不稳定。另外两者的结构不同,它们的主极点位置也不同,传统LDO电路的主极点位置位于输出端,无片外电容LDO电路的主极点位置位于误差放大器的输出端,而LDO电路输出端的次极点位置将随着负载的变化而发生改变,这使得无片外电容LDO电路的补偿电路难以设计。针对以上问题,本文设计了一款瞬态响应增强的无片外电容LDO电路,结合基本结构框架,设计了带隙基准电压源电路、误差放大器、功率管,补偿电路。为提高芯片的温度特性,设计的基准电压源电路加入了高阶温度补偿技术,这使得电路的温度漂移系数明显降低;补偿电路采用动态零极点追踪补偿方案与Buffer缓冲电路进行补偿,在保证稳定性的同时增加系统的带宽,也对电路的瞬态响应性能有一定程度的改善。为进一步增强电路的瞬态响应,利用输出电压尖峰检测原理,改良设计了一款瞬态增强电路,通过对LDO电路输出电压变化的检测,及时响应到功率管栅极使其快速充放电来调整输出电流,从而降低输出电压的俯冲、过冲电压。同时为保障芯片的可靠性,另外还设计了过温保护电路以防止芯片工作在极端环境下而受到不可逆转的损伤。本文基于SMIC 130nm CMOS工艺对所提出的LDO电路进行设计和仿真,并完成版图的绘制及后仿真。仿真结果表明,所设计的LDO电路输入电压范围1.4～2.5V,输出电压稳定在1.2V,电路的最大负载电流为30m A,当负载电流在1μs内从10μA突变到30m A时,输出端产生的俯冲电压为48m V,过冲电压为60m V,响应时间1.5μs;当频率为10KHz时,轻载状态下系统的电源抑制比为-64d B,重载状态下的电源抑制比为-50d B,系统消耗的静态电流为59μA。