一个65nm低压差线性稳压器的设计

论文摘要

便携式电子产品的样式和功能日新月异,在如此多而又复杂的功能应用下,电源管理芯片显得尤为重要。低压差线性稳压器(Low Dropout Linear Regulator),俗称LDO,作为电源管理类芯片之一,其最大的特点是低噪声,低成本,纹波小,精度高,电路简单。由于它的这些优点,低压差线性稳压器被广泛应用于通讯设备、汽车电子产品、工业和医疗仪器设备,目前在市面上使用量相当巨大。它的特点备受关注,因此研究它具有重要意义。本文的设计是基于中芯国际65nm工艺制程和设计平台,根据客户的要求设计的一款带有静电保护的低压差线性稳压器。芯片的输入电压在2.5V～3.6V范围内,可以输出稳定的1.2V电压,最大的负载电流100mA。抗静电测试HBM>SKV,MM>525V。抗闩锁测试>300mA。论文从电路的基本原理开始阐述,介绍了线性稳压器的重要参数和本文设计指标参数,对电路的组成子模块参考基准电压源设计原理和误差放大器工作原理等进行了分析。而后本文利用SPECTRE工具对电路各个模块进行设计、仿真验证。在版图章节的描述中,列举了工艺提高后,与版图设计相关的效应,如DFM,WPE等。此外,论文对ESD版图规则也作了详尽介绍。最后,本文设计的芯片流片后经过测试结果显示,设计的芯片完全符合要求指标,满足客户应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 低压差线性稳压器的研究背景
• 1.2 低压差线性稳压器的应用与发展
• 1.3 论文设计环境和主要内容
• 1.3.1 设计环境
• 1.3.2 主要内容
• 第二章 低压差线性稳压器工作原理
• 2.1 低压差线性稳压器的基本结构
• 2.2 低压差线性稳压器的工作原理
• 2.3 低压差线性稳压器指标参数
• 2.4 论文的指标参数
• 第三章 低压差线性稳压器子模块设计
• 3.1 带隙基准电压源电路
• 3.2 误差放大器电路
• 3.3 调整管
• 3.4 采样反馈电阻
• 3.5 静电保护电路
• 3.6 去耦电容
• 第四章 低压差线性稳压器的仿真
• 4.1 带隙基准电压源的仿真分析
• 4.2 误差放大器仿真
• 4.3 系统性能仿真分析
• 第五章 低压差线性稳压器版图设计
• 5.1 模拟版图设计规则
• 5.1.1 器件匹配（Match）
• 5.1.2 闩锁效应（Latch-up）
• 5.2 影响65NM版图设计的效应
• 5.2.1 STI压力效应
• 5.2.2 阱邻近效应（WPE）
• 5.2.3 可制造性设计（DFM）
• 5.3 静电保护电路版图
• 5.3.1 ESD版图设计规则
• 5.3.2 本文设计的ESD版图
• 5.4 低压差线性稳压器版图
• 第六章 低压差线性稳压器的封装测试
• 6.1 封装图
• 6.2 性能测试
• 6.3 抗静电（ESD）测试
• 6.4 闩锁效应测试
• 第七章 全文总结和未来工作
• 参考文献
• 致谢