随着集成电路技术的进步,工艺线宽越来越小,在同样的芯片面积下可以集成越来越多的功能,芯片的功耗问题变得越来越突出。同时,随着集成电路的飞速发展,诸如智能手机、平板电脑等移动设备的功能越来越多,体积越来越小,在电池技术发展滞后的情况下,运用低功耗技术能够延长设备的使用时间。在众多的低功耗技术中,自适应电压调节技术(Adaptive Voltage Scaling,AVS)可显著降低负载能耗,从而越来越受到人们的重视。本文在分析了几种不同的电源管理技术之后,提出了一种基于主极点补偿的AVS电路,它利用环路中的一个加减双向计数模块产生的一个低频极点来使得环路稳定,该计数模块通过控制数字脉宽调制器(Digital Pulse Width Modulator,DPWM)的输出占空比来调节输出电压。功率级电路基于转换效率较高的Buck拓扑结构,采用同步整流方式进一步提高效率。本文在阐述了系统构成及工作原理之后,着重分析并设计了高线性度的DPWM模块,该DPWM模块采用了延迟链加计数比较的混合式结构。在该模块的设计中,提出了一种新颖的延迟链校准方式,按照特定的校准顺序对延迟链中每一级延迟时间进行调整,较大程度地提高了其积分非线性(Integral nonlinearity,INL)。论文所设计AVS电路属于数模混合集成电路,通过数模混合设计和仿真流程,验证了系统功能的正确性,在不同的频率下电路能够自适应地调节出相应的电压。电路输入电压为2.7V-4.2V,输出电压为0.9V-2.2V。所设计的电路最终在CMOS0.18μm工艺下进行了流片,整个芯片的版图面积为1300μm×1150μm。经过仿真分析,相对于DVS技术,该AVS技术能节省最多46%的能耗。