随着当今各类便携式小型设备的发展,人们对广泛应用于这些设备的芯片提出了更高的设计要求。其中低压差线性稳压器(LDO)的应用非常广泛,对于一些功能复杂的芯片来说,在一块芯片上可能就需要用到十几颗LDO。针对不同的应用场景,LDO的性能设计要求也不尽相同,但是总体的要求是要尽量做到低功耗、低成本以及高集成度。无片外电容LDO是当前LDO的一个热门研究方向。由于去掉了片外电容,无片外电容LDO非常适合于电路的集成,符合高集成度的发展趋势。但是也因为无片外电容LDO去掉了片外大电容,再加上低功耗的设计要求下,电路的稳定性和瞬态响应变得很差,这是无片外电容LDO设计的重点和难点。目前许多学者和工程人员对该问题进行深入的研究,也给出了很多解决方案。本论文也是根据这些设计要求,设计了一款低功耗快速瞬态响应的无片外电容LDO。论文主要工作内容如下:本论文针对LDO的瞬态响应性能进行深入的研究,介绍了五类快速瞬态响应LDO结构,对LDO的瞬态响应性能有了进一步的理解,为后文的电路设计提供指导。设计一款基于SMIC 55nm CMOS工艺的低功耗带隙基准,为LDO电路提供基准电压。带隙基准电路进入稳态后,所有的MOS管均工作在亚阈值区。仿真结果显示整个带隙基准的静态电流仅为275n A,温度系数为40.2ppm/℃,输出电压为1V。同时,为了减小带隙基准启动时间,增加了启动电路,电源上电后启动时间为8.9μs。设计一款基于SMIC 55nm CMOS工艺的低功耗快速瞬态响应无片外电容LDO,应用于片上SOC电路中,以满足低功耗、快速响应及稳定等要求。(1)通过采用嵌套密勒补偿的方式,实现了无片外电容LDO结构的稳定。(2)通过采用动态偏置技术,增加了LDO的环路带宽,改善了瞬态响应性能。(3)通过采用限定LDO的功率管最小电流的方法,解决了动态偏置结构的LDO在低负载电流下的稳定性问题,实现了LDO在0-100m A全负载电流范围内的稳定性。(4)将瞬态增强电路与限定功率管最小电流电路相结合,既保证了LDO在低负载电流下的稳定性,又减小了LDO的过冲电压。最终仿真结果显示,输入电压为1.4V时,在零负载电流下LDO消耗20μA静态电流,输出电压为1V。负载电流在1μs内由0到100m A跃变时,瞬态响应时间小于3.02μs,下冲电压为179m V;负载电流从100m A到0跃变,过冲电压为142m V,恢复时间为1.10μs。另外,LDO在低频时的电源抑制为71d B,负载电流为100m A时的线性调整率为0.22m V/V,负载调整率为2.43μV/m A。