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High PSRR Low Drop-out Voltage Regulator - Analog/RF IC 资料共享 ...

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High PSRR Low Drop-out Voltage Regulator

Contents
1 Introduction 1
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Structure of the Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Linear Voltage Regulators 7
2.1 Pass element . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2 Error Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Feedback Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.4 Output Capacitor and ESR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Stability and PSRR 17
3.1 Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.1 State of the Art of the LDO compensation design . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 PSRR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.1 State of the Art of LDO PSRR design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4 System Design 33
4.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.2 Pass Element Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.3 Error Amplifier Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.4 Current Limiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4.5 LDO design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.5.1 Power Down Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.6 The PSRR Improvement Strategy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5 Simulation Results 51
5.1 AC Open-Loop Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.2 Transient Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
ix
Contents
5.2.1 Load Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.2 Line Regulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
5.3 Current Limiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.4 Power-Down Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.5 PSRR Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
6 Layout 69
7 Conclusions 73
7.1 Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Bibiography 77
Appendix
A Testbenches 81
B Schematics 87
x

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