LDO稳压器中动态频率补偿和限流保护的研究

.文章针对LDO稳定性的问题,提出了一种内部动态频率补偿电路,使LDO线性稳压器的稳定性不受负载电容的等效串联电阻的影响,其单位增益带宽也不随负载电流变化而改变,大大提高了瞬态响应特性;采用Hynix 0.5μm CMOS工艺模型对电路进行仿真;此外,该电路在实现动态频率补偿的基础上又加入了系统的过流保护功能,当负载电流大于限制电流时,LDO不能正常工作;当负载电流小于限制电流时,又自动恢复到正常工作状态。     

一种高性能LDO的缓冲器分析与设计

为了提高低压差稳压器(LDO)的动态响应性能,提出了一种新型的缓冲器电路。通过引入该缓冲器,LDO的瞬态性能得到显著提高的同时,空载时的静态电流也大大减小。对缓冲器电路的工作原理进行了分析,指出通过降低缓冲器的输出阻抗,扩展了系统的带宽,进而减小了环路的响应时间。指出通过对输出功率管的动态充放电,降低了电路的静态功耗。给出了设计实例,并采用CSMC 0.6μm CMOS工艺模型进行仿真,仿真结果验证了所提出缓冲器的可行性及理论分析的正确性。     

一种采用电流缓冲器的反嵌套密勒补偿型LDO

为了提高低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)在全负载电流范围内的稳定性，提出了一种采用电流缓冲器的反嵌套密勒补偿结构(reverse nested miller compensation with current buffers,RNMCCB)的LDO，外部补偿环使用电流镜作为反相电流缓冲器，内部补偿环使用共栅级放大器作为电流缓冲器。该补偿结构不需要额外的晶体管，保证了LDO的负反馈性质;引入两个左半平面的零点，增加了电路的相位裕度。仿真结果表明，在轻载(1mA)至重载(600mA)、输出电容为0.1~5μF环境下，最小相位裕度为38°，输出电压的下冲为10.6mV，上冲为11.7mV，达到设计要求。     

用于高速模数转换器的非对称全差分参考电压缓冲器

针对现有高速高精度模数转换器(ADC)芯片内部参考电压缓冲器需要牺牲很大功耗来满足精度和速度要求的问题,提出了一种具有非对称AB类输出级的全差分参考电压缓冲器,能够以较低的运放增益满足缓冲器高精度的需求,从而显著降低缓冲器的功耗。通过引入非对称的输出结构,参考电压缓冲器只需要满足高带宽,不再需要较高的开环增益;输入级采用互补结构进一步降低了功耗;为了消除传统结构所引入的高阻节点,提出了低输出阻抗的AB类驱动电路,提高了带宽。仿真结果表明,在负载为20pF的片内滤波电容的情况下,参考电压缓冲器的功耗为27mW,建立时间小于2.5ns,与相近性能的电路相比,所提电路的功耗更低。其中运放的单位增益带宽为602MHz,相位裕度为61°。所提出的参考电压缓冲器应用于一款双通道14位200 MHz的流水线ADC中,测试结果表明,ADC的信号噪声失真比达到73dB,所提出的电路结构能以较低的功耗实现较高的精度和速度。     

基于0.5μm CMOS工艺的高速运放

设计了高单位增益带宽积、大摆率、宽输出摆幅的运算放大器,该运算放采用了两级全差动结构.设计采用增加1个前馈放大级电路,以此产生1个左半平面零点并与第一个次极点相抵消的频率补偿方案,达到了环路稳定的要求.另外,提出一种新颖的共模反馈(CMFB)方案,使共模抑制比达到62dB,电路采用CSMC公司的0.5μm CMOS数模混合信号工艺设计并经过流片.测试结果表明,在单电源3.3 V电压下,运放的直流增益为65.5 dB,单位增益带宽积达350 MHz以及±2.7 V的输出摆幅.     

零中频接收机的直流偏移消除和自动增益校准

为了精确消除零中频接收机中的直流偏移并快速响应射频接收机增益调整时引入的输入直流偏移变化,提出了一种混合型直流偏移消除电路.该电路结合了模拟型和数字型直流偏移消除技术的优势,在降低输出直流偏移的同时缩短了响应时间.模拟型直流偏移消除电路用于实时地自动消除各级输入的直流偏移,数字型直流偏移消除电路通过自动校准进一步减小接收机的最终输出直流偏移.同时提出了一种接收机增益自动校准电路,能够自动校准零中频接收机I/Q通路的增益失配.采用65 nm CMOS工艺实现了集成直流偏移消除的可编程增益放大器和增益自动校准电路.芯片测试结果表明,放大器最大输出直流偏移为2 mV,增益调整具有严格单调性,自动校准后的输出I/Q增益失配小于0.1 dB.该电路具有响应快、仅需开机自动校准和无需数字基带电路参与等优点,完全满足IEEE 802.11ax-2021等宽带通信接收机的系统要求.     

PCM30/32系统用双通道运算放大器的研制和特性分析

本文介绍了用于PCM~(30)/32端机编码器的双通道运算放大器电路和特性分析,其电压增益约为100db,单位增益带宽约为100MHZ。零点漂移约为1my;所得实验结果,同理论一致。     

前馈型轨到轨恒跨导恒增益CMOS运算放大器

设计了一种恒跨导恒增益的轨到轨运算放大器.输入级采用一倍电流镜控制的互补差分对结构,实现轨到轨和恒跨导.通过分析运算放大器电压增益随共模电压变化的原因,提出了一种前馈型恒增益控制模块,可以根据共模电压开启或关闭附加电流源,使运算放大器电压增益保持恒定.输出级采用前馈型AB类输出结构,以达到轨到轨输出效果.采用Chartered公司0.35μm工艺进行流片,仿真及测试结果表明:该运算放大器的直流开环增益为125dB,单位增益带宽为8.879MHz,在整个共模范围内电压增益最大变化率为1.69%.     

一种宽频带大摆幅的三级CMOS功率放大器

设计了一种用于耳机驱动的CMOS功率放大器,该放大器采用0.35μm双层多晶硅工艺实现,驱动32Ω的电阻负载.该设计采用三级放大两级密勒补偿的电路结构,通过提高增益带宽来提高音频放大器的性能.仿真结果表明,该电路的开环直流增益为70dB,相位裕度达到86.6°,单位增益带宽为100MHz.输出级采用推挽式AB类结构,能有效地提高输出电压的摆幅,从而得到电路在低电源电压下的高驱动能力.结果表明,在3.3V电源电压下,电压输出摆幅为2.7V.     

峰值电流模BUCK变换器的建模及稳定性设计

基于小信号建模思想,建立了电感电流连续模式(CCM)下的BUCK变换器完整的小信号模型,推导出了控制-输出传递函数.通过分析电流采样对系统稳定性的影响及控制-输出传递函数中的零极点位置,提出一种电压环补偿电路,该结构产生了一对频率不同且随Cm变化的零点和极点,可用以灵活地对环路带宽及相位裕度进行微调.利用Matlab及Hspice仿真,验证了该建模方法及补偿方案的正确性,仿真结果表明:补偿后的变换器低频增益可达55dB,带宽为225kHz,相位裕度达到74°,环路在各种负载下均表现出优良的稳定性.     

一种带保护电路的低功耗LDO

为了保护芯片不受电源电压起伏的影响,设计了一种应用于移动多媒体广播(CMMB)的带保护电路的低功耗低压降线性调节器(LDO);为了保证LDO的反馈环路在所有负载电流下均稳定,采用低增益、低输出阻抗的buffer来驱动输出管,使环路的相位裕度都高于40°;为了避免输出管在过流和过热时损坏,设计了过流保护电路和过热保护电路:过流保护电路将过载的电流限制在150 mA;过热保护电路包含滞回功能,在温度高于145℃时,过热保护电路将LDO关断,当温度低于125℃时,LDO重新打开。LDO的输入电压范围为1.5～3.3 V,输出电压为1.2 V。LDO采用0.35μm CMOS工艺设计,共消耗30μA的静态电流,最大负载电流为80 mA。芯片面积为380.2μm×198μm。     

一种LDO线性稳压器的设计与仿真

LDO线性稳压器是移动便携式电子设备中应用极为广泛的一类电源管理芯片．设计了一款两路LDO输出的线性稳压器,输出电压分别为2．8V和3．0V．采用CadenceHspice软件对设计的电路进行仿真,结果表明所设计的LDO具有低功耗,超低压差,输出精度高,电源抑制比高等优点．     

基于0.35 μm CMOS的高性能LDO稳压器设计

为降低芯片负载波动及电源干扰对系统输出的影响,以提高芯片性能,基于0.35 μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺,采用Cadence设计了高性能的无片外电容低压差(LDO:Low Drop-Out) 线性稳压器集成电路,给出了负载瞬态响应增强网络以及电源干扰抑制增强网络的设计方案并进行了仿真实验。实验结果表明,电路具有良好的线性调整率和负载调整率,各项性能指标均符合行业标准,系统在3～5 V的输入电压范围内,稳定的输出电压为2.8 V,电源抑制比在高频1 MHz时达到-46dB,负载变化引起的输出电压过冲小于55 mV。     

Improved Discrete Interval-Valued Stress-Strength Interference Model Based on Extended Universal Generating Function

In practical engineering,sometimes the probability density functions( PDFs) of stress and strength can not be exactly determined,or only limited experiment data are available. In these cases,the traditional stress-strength interference( SSI) model based on classical probabilistic approach can not be used to evaluate reliabilities of components. To solve this issue, the traditional universal generating function( UGF) is introduced and then it is extended to represent the discrete interval-valued random variable.Based on the extended UGF,an improved discrete interval-valued SSI model is proposed, which has higher calculation precision compared with the existing methods. Finally,an illustrative case is given to demonstrate the validity of the proposed model.     

双金属复合氧化物再生及重复插层性能的研究

文中以锌铝复合氧化物和镁铝复合氧化物为主体,对苯二甲酸和2,5-吡啶二甲酸为客体,分别将锌铝复合氧化物与对苯二甲酸及镁铝复合氧化物与2,5-吡啶二甲酸进行多次煅烧及重复插层反应,并利用元素分析、X射线衍射(XRD)、热重差热(TG-DTA)及比表面(BET)测试技术对部分样品进行了表征,研究结果表明,这两种双金属复合氧化物均具有良好的再生及重复插层使用性能。     

Mg-Al水滑石的制备及其对Aldol缩合反应的研究

采用共沉淀法制备了Mg-Al摩尔比为2:1及3:1的Mg-Al水滑石,通过FT-IR、XRD、TG-DTA对合成的水滑石进行了表征,并以其为催化剂前驱体经高温焙烧后得到MgO-Al2O3复合氧化物(LDO).研究了该复合氧化物(LDO)在环戊酮和正戊醛Aldol缩合反应中的催化性能.结果表明:Mg-Al摩尔比为3:1的水滑石在焙烧温度为500℃,酮醛摩尔比为3:1,催化剂用量为反应物总量的8%,于回流下(约122℃)反应4 h,生成的2-亚戊基环戊酮占生成物百分比为85.2%,正戊醛转化率为99.0%,催化活性高于MgO和Al2O3.     

Zn/Al-LDH和Zn/Mo-LDH及其改性产物的制备和吸附性能

采用共沉淀法以硝酸锌、硝酸铝、氯化钼和尿素为原料,制备出锌铝水滑石(Zn/Al-LDH)和锌钼水滑石(Zn/Mo-LDH),经煅烧得到衍生复合氧化物(LDO),采用再构筑法用己二酸、辛二酸、癸二酸对其进行改性。借助X-射线衍射仪(XRD)、红外吸收光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)和热重分析(TG)等手段对制得的样品进行了表征,并对LDH,LDO及改性LDH的吸附性能进行了研究。结果表明,Zn/Mo-LDH比Zn/AlLDH具有更短的最佳吸附时间,且能达到较大的脱色率,但Zn/Al-LDO具有最大的脱色率。     

LHAASO-WFCTA硅光电倍增管增益温度漂移精确补偿方法

大型高海拔空气簇射观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory,LHAASO)的广角切伦科夫望远镜阵列(Wide Field of View Cherenkov Telescope Array,WFCTA)采用新型的固态半导体探测器硅光电倍增管(silicon photomultiplier tube,SiPM)作为光敏探测器.由于SiPM的增益对温度较为敏感,为使SiPM增益在变温环境下保持稳定,本文研究出了SiPM增益温度漂移的精确补偿方法.该方法通过粗调和细调两个数字电位器的方式实现对低压差线性稳压器(low dropout regulator,LDO)输出偏压的调节,并根据刻度出的模数转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC)监测值与真实偏压的关系,利用ADC的监测值进行反馈调节的方法实现偏压的精确调节,最终实现SiPM增益的精确补偿.通过使用以该方法实现的电路后,在相似温度变化范围内,SiPM的增益波动由补偿前的71.8%降低至0.8%.结果显示该方法能够实现对因温度引起的SiPM增益漂移的很好的补偿.     

一种高压、低功耗、瞬态响应增强型CMOS线性稳压器

提出了一种用于电源管理系统的高电压、低功耗CMOS线性稳压器。通过使用所提出超级源极跟随器,位于功率管栅极的内部非主极点能够很容易地被推到单位增益带宽以外而不消耗大的静态电流,因此,有效减小了内部补偿电容;通过使用动态频率补偿技术,稳压器能在整个负载电流范围内稳定。提出的超级源极跟随器通过在功率管栅极处增加充电通道和放电通道改善了瞬态响应。该方法在降低功耗的同时,得到了快速且安全的上电瞬态响应和快速的负载变化瞬态响应.使用0.5μm高压n阱CMOS工艺,外接R_(ESR)为10 mΩ的0.47μF负载电容时,仿真发现,该稳压器表现出良好的稳定性和瞬态响应,而仅消耗10μA的静态电流.     

焙烧态镁铝水滑石对茜素黄GG的吸附

用尿素水解均匀沉淀法制备一系列不同的Mg2+与Al3+摩尔比的镁铝水滑石(Mg/Al-LDHs),并研究了镁铝水滑石的焙烧产物(LDO)对阴离子染料茜素黄GG的吸附特征。分别考察了不同镁铝摩尔比的LDO、LDO投加量、反应温度、染料的初始浓度等因素对LDO吸附阴离子染料茜素黄GG的影响。结果表明,对于150mL 30mg/L的茜素黄GG模拟废水溶液,镁铝摩尔比为1:2的镁铝水滑石,投加量为30mg,在25℃下反应150min,去除率可达到100%。三次回收重复利用的LDO对茜素黄的去除率仍为76%以上,LDO是一种良好的环保吸附材料。