无线传感器网络soc芯片电源模块ldo设计

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1、口经验交流口鲞麦旦doi：10．3969／j．issn．1671—1041．2011．O1．019无线传感器网络SoC芯片电源模块LDO的设计王萍(九江学院电子工程学院，九江332005)摘要：采用SMIC0．18lxmCMOS工艺，设计了一种应用于无线传感器网络SoC芯片中射频收发机模块的LDO。具有低温度系数，低静态电流和高电源电压抑制比。其电源电压抑制比大于58dB在tkHz。在一40一+85℃的范围内。温度系数为6．87ppm／℃。电源电压在2．0—3．6V的变化范围内。LDO能提供1．8V的稳定输出电压。l

2、O0mA的输出电流。芯片面积为0．168mm，最大静态电流为221．9A。测试结果表明带隙基准的输出电压为0．429V，LDO的输出电压是1．850V。关键词：无线传感器网络SoC；线性降压变换器；误差放大器；带隙基准源中图分类号：TN4文献标志码：BDesignofLDOforWSNSoCsystemWANGPing(SchoolofElectronicIndustyandEngineering，JiujiangUniversity，Jiujiang332005，China)Abstract．Inthispaper

3、，aLDOwithhighpowersupplyrejectionratio，lowtemperaturecoeficient，andlowquiescentcur·renthasbeendeveloped，whichappliesforRFtransceiverofwirelesssensornetworkSoC．PSRRismorethan58dBatlkHz．Underawiderangeoftemperaturefrom一40to+85℃．thetemperaturecoeficientis6．87ppm／o

4、C．Withthepow—ersupplyfrom2．0to3．6V，itcanprovideastableoutputvoltage1．8V，andoutputcurrent100mA．TheLDOchipareaisabout0．168mm．andmaximumquiescentcurrentis221．9pA．Themeasuredresultsshowthattheoutputofbandgapreferenceis0．429V．andthatofLDOis1．850V．Keywords：wirelessse

5、nsornetworkSoC；LDO；erroramplifier；bandgapreferenceO引言管、误差放大器、电阻反馈网络和参考基准电压源。LDO(LowDropoutRegulator)线性降压变换器是其工作原理：误差放大器经反馈网络对输出电压采一种电源管理电路，它实现DC．DC的电压变换，并且样，再与带隙基准源的参考电压比较，然后通过对调有较大的电流驱动能力，广泛应用于电池供电的无线整管(功率PMOS)的控制，使误差信号趋近于零，从移动系统中。本文设计的LDO是应用于无线传感器而输出稳定的电压。网络S

6、oC中，为射频收发机模块提供电源。由于无线传感器网络SoC低功耗的要求，所以LDO的设计，低一V功耗是需要着重考虑的因素。LDO是一个闭环负反馈系统，由带隙基准源，误：：：；￡隙基准}R0ll差放大器，反馈网络，功率调整管组成。由于LDO是一个多级系统(至少三级)，要保持LDO对负载变化图1LDO系统结构框图的稳定，必须进行频率补偿。本文第一部分介绍2LDO的性能分析LDO的结构和工作原理，第二部分分析LDO的性能2．1LDo的稳定性及影响因素，对LDO系统的稳定性做出详细的分析，LDO本质上是一个由多级运放构成的电

7、压调节第三部分给出版图及仿真的结果，第四部分是测试结系统，高的开环电压增益是提高输出电压调节精度的果，最后一部分得出结论。保证。LDO的级联等效模型如图2所示。由误差1LDO结构及原理放大器，功率调整管组成了三级结构的电压调节器。如图l所示，LDO主要由四部分组成：电压调整在亚微米工艺下，运放要实现高的增益，常采用两级54ElCVO1．182011No．1欢迎光临本刊网站http：／／www．eic．com．CB仪器仪表用户口经验交流口的结构。其中误差放大器是采用gml，gin2两级放MOS的寄生电容，电容值相对较小

8、，而在C，，C，，中，由大，功率调整单元中的放大级gm3。设p1，_p2，p3分于功率调整管的W／L较大，可以达到10000txm／1m别为前后三级各输出结点上极点位置，其相对大小由以上，因此其米勒等效电容也相对较大，而C是一个该点的输出电阻和电容Ci决定。微法数量级的片外补偿电容，因而在三个极点的大小在三极点系统中，通常采用基于零极点抵消的频