【正文】 版圖進行設(shè)計。本文主要針對誤差放大器的頻率補償進行研究分析。即，綜上所述，SFMMC電路結(jié)構(gòu)最終參數(shù)如下所示：ParameterValueLoad (pF/KΩ)120/25DCgain(dB)GBW(MHz)Phase marginPower(mw)Capacitor value(pF)SR+(v/us)SR(v/us)+1%TS(us)1% TS(us)PSRR(dB)CMRR(dB)technology以上參數(shù)均能滿足本設(shè)計的指標(biāo)。增益、帶寬仿真對電路進行AC掃描，三級放大器增益和相角隨頻率變化如下圖所示：圖（42） SFMMC三級誤差放大器增益相角與頻率關(guān)系圖上圖即為三級誤差放大器增益、相角與頻率關(guān)系圖。具體電路圖如下所示：圖41 放大器電路圖如圖所示，在SFMMC中，構(gòu)成一級運放，構(gòu)成前饋跨導(dǎo)級。因SFMMC與SMC傳輸函數(shù)中分母相同，因此SFMMC非主極點與SMC一致。相位裕度為： （339）對于比較穩(wěn)定條件的，PM為500。由于零點位于高頻處，所以可以忽略其作用。因此，為了增大增益帶寬積電路需要小的補償電容和較大的gmL，并且較大的gmL決定了NMC三級放的穩(wěn)定性[9]，這些都不符合LDO低壓低功耗的要求，尤其是驅(qū)動較大負(fù)載的時候。因此，放大器通常需要對頻率進行“補償”，即放大器開環(huán)傳輸函數(shù)必須修正，以使閉環(huán)電路是穩(wěn)定的，而且時間響應(yīng)的性能也會變得良好。第二節(jié) 頻率補償?shù)姆治雠c設(shè)計雖然三級放大器有眾多優(yōu)勢存在，但其設(shè)計難度也不小，頻率補償是其最大的難度，不僅在于其本身結(jié)構(gòu)設(shè)計，更在于將其應(yīng)用于LDO時，LDO的穩(wěn)定性是否能夠達到要求。從上面的式子可以看到要得到一個較大的增益，則NMOS管的寬長比須比PMOS管大得多，同時引起的寄生電容和版圖面積也會增加。由于三級放大器補償設(shè)計的需要，下面主要分析可選用的相關(guān)電路的電壓增益和一些輸入、輸出寄生電容。下面以電源電壓(VDD)升高為例，參照圖21和圖22來說明LDO主要的工作過程：當(dāng)電源電壓升高(工作范圍內(nèi))時，調(diào)整管MPT的漏—源電壓絕對值||上升,由式23可知，時刻，調(diào)整管輸出電流由上升到從而引起輸出電壓也從上升到。圖21中選擇PMOS管作為調(diào)整管，由于效率的要求，調(diào)整管一般工作在線性區(qū)。如圖21所示：圖21傳統(tǒng)LOD示意圖 各組成部分作用如下： 基準(zhǔn)電壓源（Voltage Reference）VREF是LDO變換器工作的起點，直接影響到LDO工作的精度和可靠性。文章結(jié)構(gòu)及各章節(jié)內(nèi)容具體如下：第一章介紹本論文所研究的背景及現(xiàn)實意義，國內(nèi)外的研究和發(fā)展?fàn)顩r，以及簡述本論文所做的主要工作。直到2003年,Ka Nang Leung和Phihp K T. Mok等人發(fā)表了“A CapacitorFree CMOS LowDropout Regulator With DampingFactorControl Frequency Compensation”，才開始將三級誤差放大器的思想應(yīng)用于LDO中[2]。為不同目的而產(chǎn)生放大器結(jié)構(gòu)，所達到的性能要求各不一樣：靜態(tài)電流可以在luA以下，增益可高達10OdB以上，帶寬可以上10GHz，電源抑制比也可高達15OdB。作為LDO的核心，運算放大器出現(xiàn)時間較早。直到2003年,Ka Nang Leung和Phihp K T. Mok等人發(fā)表了“A CapacitorFree CMOS LowDropout Regulator With DampingFactorControl Frequency Compensation”，才開始將三級誤差放大器的思想應(yīng)用于LDO中[2]。LDO產(chǎn)品的高速發(fā)展，不僅推動了手持消費類電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，也推動了同類電源產(chǎn)品的更新?lián)Q代。電源管理是電子行業(yè)中不可或缺的行業(yè)之一，隨著電子產(chǎn)品逐步在人們的生活中得到普及，價格越來越低，集成度越來越高，但是功能卻越來越強，應(yīng)用范圍越來越廣。【關(guān)鍵詞】低壓線性穩(wěn)壓器 誤差放大器 頻率補償 SMFFCABSTRACTIn recent years, along with the continuous development of the process level and the deepening in the application fields of portable electronic equipments, the performance requirements of Low dropout Linear Regulator(LDO) is being more and more rigorous. The future development trends of LDO are: lower cost, lower noise, lower power consumption, higher efficiency, higher integration, and wider range of application. The domestic development of LDO is behind the advanced international standards, because the IC industry started late. And the market shares of power management chips are mainly occupied by foreign panies. Therefore, there is important strategic meaning to master the basic knowledge of power technology, study the international advanced skills, and design new circuit structures which are practical.Due to the requirement of LDO, this paper mainly study the core of LDO, namely, error amplifier, emphasizing on frequency pensation analysis and research. Based on the existing pensation structures of threestage error amplifier ,this paper introduces a kind of pensation called Single Miller Capacitor Feedforward Frequency Compensation(SMFFC). What’s more CSMC COMS technology is adopted, and circuits design and parametric simulation are acplished through the spectre simulation tool. The design of circuit is done here to drive a 120pF load. When the power supply voltage is 2V,the GBW achieves , the DC gain reaches to , the phase margin can be ,the miller capacitor is only ,and the power supply consumption is just . In chapter one, the basic construction and theory of LDO and the influence to LDO of error amplifier are interpreted in order to introduce the analysis of the error amplifier. In chapter two, on the one hand, the basic amplifier cells are studied and designed. On the another, the amplifier’s frequency pensation is analysized adopting a kind of SFMMC structure through analysizing its small signal transfer function to confirm its locations of zeros and poles and achieve the purpose of frequency of frequency pensation through left halfplane zero. In chapter three, the current is attributed based on indictors of this design to calculate the rate of width and length of every transistor. .According to the simulation data, this design achieves the expected purpose of pensation, and pletes the requirements of design specifications.At the end of this paper, all the jobs are summarized briefly, while some existing disadvantages are pointed out. And the ideas concerning to this design and future development are also put forward.【Key words】LDO。因此，掌握基本電源技術(shù)知識，學(xué)習(xí)國際先進水平，設(shè)計實用的新型結(jié)構(gòu)，對今后發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義。本文針對LDO的發(fā)展要求，主要研究LDO的核心——誤差放大器，且著重對誤差放大器頻率補償進行分析和設(shè)計。 Error Amplifier。而大多數(shù)電子設(shè)備如通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計算機、PDA、數(shù)碼相機、汽車電子等，都需要有可靠的電源管理電路。目前對LDO發(fā)展的挑戰(zhàn)主要是希望LDO產(chǎn)品能夠提供更低的Vdrop、更高的效率、以及更小的封裝面積以應(yīng)對手持設(shè)備中對高效率和苛刻的工作環(huán)境的要求。而國內(nèi)相關(guān)的文章很少，更不必說有多少此類產(chǎn)品出現(xiàn)。1965年，美國仙童(Fairchild)公司的Bob Widlar成功的設(shè)計了第一個運算放大器—uA709，但是存在閂鎖效應(yīng)及其它一些問題。因此，電路結(jié)構(gòu)各異，但總的趨勢是在達到設(shè)計要求的同時，尋求性能平衡，盡量提升各方面性能。而國內(nèi)相關(guān)的文章很少，更不必說有多少此類產(chǎn)品出現(xiàn)。第二章主要對LDO的工作原理和誤差放大器在LDO的作用及影響進行簡單的闡述，以引出下文對誤差放大器的分析。一個性能優(yōu)越的基準(zhǔn)電路，能夠保證在相當(dāng)廣的范圍內(nèi)不隨PVT（Process、Voltage、Temperature）影響而變化。物理構(gòu)造與普通的MOS管不同，一般會增加漂移區(qū)以承受漏—源高壓，增加場釋放結(jié)構(gòu)(fieldrelief)，以防止將薄的氧化層擊穿。反饋網(wǎng)絡(luò)采樣輸出變化后，反饋到誤差放大器的正輸入端，從而產(chǎn)生誤差信號：。 輸入級由于第一級放大器主要作用是使輸入共模電壓的范圍最大化，并且提供主要的增益，比較共源共柵放大器與折疊共源共柵的優(yōu)缺點，由于共源共柵結(jié)構(gòu)的輸入共模電壓范圍較低，根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計方法，通常第一級一般采用折疊共源共柵電路[3]，如圖31所示：圖31 折疊共源共柵放大器首先,此電路單端輸出的最大電壓擺幅： （31）放大器跨導(dǎo)為： （32）輸出電阻可用小信號分析法得到： （33）綜合式（22）、（23），可得到： （34）計算輸出點總電容： （35）式中，是此折疊式共源共柵放大器的負(fù)載電容； （36）W、L為器件寬和長 ，和分別為單位面積和單位長度電容；，（為單位寬度交疊電容）由上可見偏置電壓的選擇很重要，需要在擺幅、偏置電流與增益之間平衡，提升能增加擺幅，但這無疑是消耗了更多的功耗；減小層疊數(shù),也可達到相同目的，但是會減小增益，所以要采用多級放大器級聯(lián)的方式來解決問題。對于圖32(b)所示的電流源負(fù)載共源級,跨導(dǎo)為MN管的跨導(dǎo)—，輸出電阻為：，由于，正比于L，所以其值很大,電路增益可以得到提高。因此研究一個三級放大器的重中之中是研究采用什么樣的結(jié)構(gòu)來既能保證電路的穩(wěn)定性，又能使電路面積最小。放大器系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以通過以下三種較為實際的方法可以得到：（1）采用極點分裂法；（2）采用極點復(fù)數(shù)法；）（3）采用零極相消法。因此，我們需要一種能驅(qū)動較大負(fù)載的低壓低功耗的補償方式。閉環(huán)傳輸函數(shù) （330）其中， （331） （3