全片內(nèi)LDO頻率特性的簡(jiǎn)化電路分析方法

　　摘要：對(duì)于無(wú)片外大電容的低壓差線性穩(wěn)壓器來(lái)說(shuō)，用建立小信號(hào)模型來(lái)分析系統(tǒng)傳輸函數(shù)從而推出零極點(diǎn)分布的方法過(guò)于復(fù)雜繁瑣，本文提出一種簡(jiǎn)化電路分析方法，可以不用復(fù)雜的化簡(jiǎn)和計(jì)算就可以得出LDO的零極點(diǎn)位置分布，并通過(guò)幾種LDO頻率補(bǔ)償方式為例介紹該方法的應(yīng)用，最后通過(guò)仿真驗(yàn)證了此方法的準(zhǔn)確性。

　　引言

　　對(duì)于全片內(nèi)LDO而言，由于沒(méi)有片外大電容，故很大程度上LDO的穩(wěn)定性成為全片內(nèi)LDO設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。而頻率特性是衡量穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，只有清楚電路的零極點(diǎn)的位置分布，才可以對(duì)LDO的穩(wěn)定性進(jìn)行補(bǔ)償，最常見(jiàn)的方法就是通過(guò)建立小信號(hào)模型，利用KCL和KVL等定理對(duì)各個(gè)方程式進(jìn)行化簡(jiǎn)，得出系統(tǒng)傳輸函數(shù)，但這種方法需要的計(jì)算量比較大，隨著補(bǔ)償電容和級(jí)數(shù)的增加，計(jì)算會(huì)越來(lái)越繁瑣，不利于快速分析。本文的工作主要是提出一種通過(guò)利用簡(jiǎn)化框圖的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在分析極點(diǎn)和零點(diǎn)時(shí)各采用不同假設(shè)從而得到不同的電流通路，可以快速分析出LDO系統(tǒng)零極點(diǎn)的分布情況，最后并通過(guò)仿真驗(yàn)證了該方法的可靠性。

　　傳統(tǒng)的小信號(hào)分析方法

　　如圖1所示，普通無(wú)片外電容LDO結(jié)構(gòu)一般由誤差放大器(EA)，調(diào)整管MP以及電阻反饋網(wǎng)絡(luò)RF1、RF2組成，CL是一個(gè)容值很小的電容，對(duì)于片內(nèi)集成的LDO來(lái)說(shuō)，一般只有1pF~50pF左右。以密勒補(bǔ)償為例，采用傳統(tǒng)的小信號(hào)分析方法，如圖2。　　

 

　　其中個(gè)g_m1和r_o1分別為誤差放大器的跨導(dǎo)和輸出電阻，g_mp和r_ds分別為調(diào)整管的跨導(dǎo)和溝道電阻，C_gs和C_gd分別為調(diào)整管的柵源電容和柵漏電容，C_c為密勒補(bǔ)償電容。根據(jù)KVL和KCL定理可得如下關(guān)系：