低压差线性稳压器(LDO)作为片上系统(So C)中电源管理单元的一部分,对整个系统的性能起着至关重要的作用。数字低压差稳压器(DLDO)相对于模拟低压差稳压器具有低电压工作能力,对工艺,电压和温度变化不敏感,可以更容易的进行工艺升级,得到了更多的关注。传统的基于移位寄存器的DLDO瞬态响应速度较慢,可以通过提高采样时钟频率来提高瞬态响应速度,但是增加了DLDO系统的功耗,造成DLDO的瞬态响应速度和功耗之间相互制约的问题。本文以提高DLDO的瞬态响应速度为研究重点,分析了已有的提高DLDO瞬态响应速度的方法,提出了基于二进制搜索和线性搜索的自时钟DLDO和基于异步查找和同步线性控制的DLDO。本文提出的基于二进制搜索和线性搜索的自时钟DLDO采用粗细调相结合的控制方案,粗调控制环路采用了二进制搜索算法以提高瞬态响应速度,细调控制环路采用线性搜索算法来提高调节精度。自时钟控制方案摆脱了外部时钟依赖,降低了DLDO的系统功耗,消除了极限环振荡。为了降低输出电压下冲幅度,采用了基于与门的下冲抑制电路,将输出电压下冲幅度降低52m V。在SMIC 40nm CMOS工艺下进行了DLDO的设计与实现,后仿真结果表明,当输入电压为0.7V,参考电压为0.65V,负载电流在5ns的转换时间下在0.5m A～30.5m A之间跳变时,输出电压下冲为108m V,恢复时间为70ns。静态电流为18.23μA,最大电流效率为99.94%。为了进一步提高DLDO的瞬态响应速度,本文提出了一种基于异步查找和同步线性控制的DLDO。异步环路为事件驱动,用于输出电压发生下冲时的粗调。异步环路的核心模块为查找表,其内容为不同负载电流变化情况下所对应的PMOS阵列控制字,提高了输出电压发生下冲时的瞬态响应速度。同步环路为时钟驱动,用于输出电压发生下冲时的细调和输出电压发生上冲时的调节。同步环路采用了可变增益累加器代替传统的固定增益累加器,提高了瞬态响应速度,将输出电压上冲的恢复时间减小了35%。为了消除极限环振荡,提出了一种基于控制字匹配的极限环振荡控制器,改善了稳态纹波和调节精度之间的折中关系。基于SMIC 40nm CMOS工艺进行了设计和实现,后仿真结果表明,在输入电压为0.7V,参考电压为0.65V,负载电流在0.1ns的转换时间下在1m A～31m A之间跳变时,输出电压下冲幅度为130m V,恢复时间为30ns。静态电流为22.62μA,最大电流效率为99.93%。