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低压差线性稳压器(Low Drop-Out voltage regulator,LDO)具有结构简单、噪声小、封装尺寸小等特点,可以为负载提供一个精确的、稳定的工作电压,在便携式电子产品中得到广泛的应用。由于便携式电子产品是利用电池供电,为了降低能量的消耗,延长电池的工作时间,低功耗成为其主要发展方向。另一方面,由于无片外电容LDO不需要特定的外接电容,也不需要额外增加引脚,减小了芯片面积和成本,利于电子产品小型化,成为近年来研究的热点。本论文主要关注的是低功耗无片外电容LDO的研究与设计,首先对实现低功耗无片外电容LDO的几个关键问题进行了仔细分析,主要针对低功耗LDO如何提高负载能力、增强摆率、实现全负载稳定性以及无片外电容LDO如何进行频率补偿、改善瞬态响应性能等做出研究。并对带隙基准电路的设计、源输出缓冲级电路的改进、频率补偿结合瞬态增强的分析以及过流限制、过温保护电路的实现四个方面进行了深入的理论分析和讨论。利用上述的理论研究结果,本论文设计了一款带有缓冲级的低功耗无片外电容线性稳压电路,采用UMC 0.11μm工艺,工作电压为2.5V-3.6V,工作温度为-40℃-120℃,输出电压为1.5V,可用作数字电路模块的供电。电路主要模块除了误差放大器、缓冲级、功率管、反馈网络构成的主回路,还有偏置电路、带隙基准电路和过温保护、过流保护等辅助电路。误差放大器采用Class AB输出运放,缓冲级为动态电流偏置负反馈型源极输出结构,并加入频率补偿和瞬态增强器件。最终设计的LDO最大负载能力为100mA,静态电流为16.5μA,环路增益92dB,最坏条件相位裕度大于60度,增益裕度为25dB,线性调整率为0.78mV/V,负载调整率为0.007mV/mA,负载瞬态响应时间约为2μs,瞬态输出纹波约为100mV,所需的输出电容范围在300pF至500pF之间,可以在片内实现。最大输出电流被限制在230mA,当温度高于125℃时,过温保护电路启动。