CMOS低壓差綫性穩壓器 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王憶，何樂年 著

圖書標籤:

• CMOS
• LDO
• 低壓差綫性穩壓器
• 模擬電路
• 電源管理
• 集成電路
• 模擬集成電路
• 電子工程
• 電源係統
• CMOS電路

店鋪： 英典圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030345349

商品編碼：1202699195

包裝：平裝

齣版時間：2012-06-01

基本信息

書名:CMOS低壓差綫性穩壓器

原價：50.00元

作者：王憶,何樂年

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2012-06-01

ISBN：9787030345349

字數：336000

頁碼：266

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.599kg

編輯推薦

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內容提要

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《CMOS低壓差綫性穩壓器》係統地介紹瞭CMOS低壓差綫性穩壓器（LDO）芯片設計技術，包括係統結構與組成，以及基準電路、誤差放大器、輔助電器等，對其中的設計關鍵技術，例如頻率補償、電源噪聲抑製、大信號響應等技術有詳細的分析。在電路理論分析的基礎上，提齣瞭低功耗LDO、無片外電容LDO以及高電源噪聲抑製LDO芯片的設計方法，並有詳細仿真與測試結果。《CMOS低壓差綫性穩壓器》可作為集成電路設計、微電子、電子信息工程等專業的高年級本科生和研究生學習模擬CMOS集成電路設計的教材，也可供從事模擬集成電路設計的工程師參考。

目錄

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前言
第1章 緒論
1.1 穩壓器芯片
1.2 LDO芯片的基本原理
1.3 LDO芯片研究熱點
1.3.1 無片外負載電容LDO芯片
1.3.2 高電源噪聲抑製LDO芯片
1.3.3 新型頻率補償方案
1.3.4 優化LDO瞬態響應
參考文獻
第2章 LDO的組成
2.1 基準電路
2.1.1 電壓基準電路
2.1.2 電流基準電路
2.2 誤差放大器
2.2.1 誤差放大器的結構
2.2.2 極點分布
2.2.3 誤差放大器的增益
2.2.4 誤差放大器的帶寬
2.2.5 誤差放大器的擺率
2.2.6 誤差放大器的工作電壓範圍
2.2.7 誤差放大器的輸齣電壓範圍
2.2.8 誤差放大器的輸入電壓範圍
2.2.9 誤差放大器的頻率補償方案
2.2.10 誤差放大器的電源抑製特性
2.3 功率級
2.3.1 輸齣電流範圍
2.3.2 功率管柵源電壓變化範圍
2.3.3 功率級的增益
2.3.4 功率級的帶寬(極點)
2.3.5 功率級的增益帶寬積
2.3.6 功率管的柵電容
2.3.7 反饋電阻網絡
2.3.8 片外負載電容
2.3.9 功率級的頻率補償方案
2.3.10 功率級的電源抑製特性
2.4 輔助電路
2.4.1 關斷電路
2.4.2 啓動電路
2.4.3 擺率增強電路
2.4.4 片外電容放電電路
2.4.5 限流電路
2.4.6 短路保護電路
2.4.7 過溫保護電路
參考文獻
第3章 基準電路
3.1 電壓基準電路
3.1.1 帶隙電壓基準的基本原理
3.1.2 利用PTAT電流産生基準電壓
3.1.3 在運放的輸齣端産生基準電壓
3.1.4 兩種結構的性能比較
3.1.5 高電源抑製電壓基準
3.2 電流基準電路
3.2.1 與電源無關電流基準電路的基本原理
3.2.2 理論與實際的差距
3.2.3 改善電流基準電路的電源抑製特性
3.2.4 利用不同電阻溫度特性和二極管的反嚮電流減小基準電流的溫漂係數
3.2.5 全CMOS電流基準電路
參考文獻
第4章 誤差放大器和功率級
4.1 第二級放大器結構
4.1.1 電源電壓對第二級放大器的影響
4.1.2 第二級放大器的輸齣範圍
4.1.3 高/低壓MOS管和共源共柵結構
4.2 第一級放大器結構
4.2.1 第一級放大器輸入管類型
4.2.2 第一級放大器負載MOS管和第二級放大器輸入管的關係
4.2.3 摺疊結構第一級放大器
4.2.4 利用共源共柵管屏蔽輸入管的寄生電容
參考文獻
第5章 頻率補償
5.1 固定零點頻率補償方案
5.1.1 早期LDO頻率補償方案
5.1.2 單位增益頻率補償模塊
5.2 極點-極點追蹤頻率補償方案
5.3 零極點追蹤電路
5.3.1 Kwok和Mok的零點-極點追蹤頻率補償方案
5.3.2 受控電阻生成電路
5.3.3 帶去零電阻的單米勒電容
5.3.4 利用單位增益補償模塊的零點-極點追蹤頻率補償方案
5.3.5 包含僞ESR電阻的功率級
參考文獻
第6章 電源噪聲抑製
6.1 單級放大器電源噪聲抑製特性
6.1.1 NMOS管輸入差分放大器
6.1.2 NMOS管輸入共源級放大器
6.1.3 NMOS管輸入源跟隨器
6.1.4 PMOS管輸入差分放大器
6.1.5 PMOS管輸入共源級放大器
6.1.6 PMOS管輸入源跟隨器
6.2 LDO電路結構與電源噪聲抑製特性
6.2.1 同時優化三個放大器的電源噪聲抑製特性
6.2.2 第二級放大器和功率級所提供的電源噪聲相互抵消
6.2.3 第一級放大器和第二級放大器所提供的電源噪聲相互抵消
6.2.4 三級放大器提供的電源噪聲相互抵消
參考文獻
第7章 LDO大信號響應和擺率增強電路
7.1 LDO的大信號響應
7.1.1 在LDO輸齣端産生過衝電壓
7.1.2 誤差放大器輸入電壓範圍和最大輸齣電流
7.1.3 第一級放大器對第二級放大器輸入管柵電容充放電
7.1.4 第二級放大器對功率管柵電容充放電
7.1.5 擺率增強電路的工作機理和大信號振蕩
7.2 擺率增強電路
7.2.1 以比較器為核心的擺率增強電路
7.2.2 偵測第一級差分放大器支路電流變化的擺率增強電路
7.2.3 以微分器為核心的擺率增強電路
7.2.4 零延時擺率增強電路
參考文獻
第8章 輔助電路
8.1 關斷電路
8.2 啓動電路
8.3 片外電容放電電路
8.4 限流電路
8.5 短路保護電路
8.6 過溫保護電路
參考文獻
第9章 LDO設計實例
9.1 低功耗LDO芯片
9.1.1 設計要點
9.1.2 低功耗LDO設計方案
9.1.3 芯片測試
9.2 無片外電容LDO芯片
9.2.1 設計要點
9.2.2 無片外電容LDO設計方案
9.2.3 芯片測試
9.3 高電源噪聲抑製LDO芯片
9.3.1 設計要點
9.3.2 高電源噪聲抑製LDO芯片設計方案
9.3.3 芯片測試
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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CMOS 低壓差綫性穩壓器：高效能、低功耗電源解決方案的精要指南 在當今電子設備日益小型化、集成化且對功耗敏感的時代，高性能、低壓差的綫性穩壓器扮演著至關重要的角色。它們是為各種精密電子器件提供穩定、純淨直流電源的關鍵組件，直接影響著設備的性能、續航能力和整體可靠性。本書《CMOS低壓差綫性穩壓器》深入剖析瞭這一類功率管理器件的設計、原理、應用與發展趨勢，旨在為工程師、技術愛好者以及相關專業學生提供一份全麵而詳實的參考指南。 本書的立足點在於CMOS（互補金屬氧化半導體）技術在現代低壓差綫性穩壓器設計中的核心地位。CMOS工藝以其低功耗、高集成度和優異的開關特性，成為瞭設計高性能、低壓差綫性穩壓器的不二之選。書中將從CMOS器件的基本特性入手，詳細闡述其在穩壓器電路中的應用，以及如何利用CMOS的優勢來剋服傳統雙極型晶體管在低壓差應用中遇到的瓶頸。 核心原理與電路剖析 本書的核心內容將圍繞CMOS低壓差綫性穩壓器的基本工作原理展開。我們將首先介紹綫性穩壓器的基本架構，包括誤差放大器、帶隙基準源、功率驅動級（通常是PMOS或NMOS晶體管）以及反饋網絡。對於CMOS低壓差綫性穩壓器，特彆會強調其“低壓差”設計的精髓。壓差，即穩壓器輸入電壓與輸齣電壓之間的最小差值，是衡量穩壓器效率和適用性的關鍵指標。低壓差意味著穩壓器能在輸入電壓接近輸齣電壓時依然穩定工作，這對於電池供電設備以及多級供電係統尤為重要。 書中將詳細解析實現低壓差工作的各種關鍵技術，例如： 大尺寸功率晶體管的設計： 如何通過增加功率驅動晶體管的尺寸來降低其導通電阻（Rds(on)），從而減小因電流流過電阻産生的壓降，達到低壓差的目的。 高增益、高帶寬誤差放大器： 誤差放大器是穩壓器的“大腦”，其性能直接決定瞭穩壓器的動態響應速度和穩態精度。本書將深入探討各種CMOS誤差放大器拓撲結構，如摺疊式共源共柵（Folded Cascode）、兩級放大器等，並分析其在增益、帶寬、相位裕度等方麵的優劣，以及如何通過優化補償網絡來保證電路的穩定性。 低壓帶隙基準源（Bandgap Reference）： 穩定、準確的基準電壓是穩壓器精度和溫度穩定性的基礎。本書將介紹多種CMOS工藝下的低壓帶隙基準源設計，分析其工作原理，並討論如何提高其溫度係數和電源抑製比（PSRR）。 輸齣電容和ESR（等效串聯電阻）的影響： 輸齣電容不僅用於濾波，更是保證穩壓器環路穩定性的關鍵。我們將詳細分析輸齣電容的種類（如陶瓷電容、鉭電容）及其ESR對環路穩定性的影響，並介紹如何根據不同的輸齣電容特性進行補償設計。 噪聲抑製技術： 綫性穩壓器通常需要提供低噪聲的輸齣電壓，以滿足敏感模擬電路和射頻電路的要求。書中將探討産生噪聲的源頭，以及各種降低輸齣噪聲的方法，如采用低噪聲基準源、優化放大器設計、增加濾波電路等。 電源抑製比（PSRR）的提升： PSRR錶徵瞭穩壓器抑製輸入電源紋波的能力。對於許多應用，高PSRR至關重要。本書將分析影響PSRR的因素，並介紹提高PSRR的設計技巧。 高級功能與集成設計 除瞭基礎的穩壓功能，現代CMOS低壓差綫性穩壓器還集成瞭多種高級功能，以提升其實用性和智能化水平。本書將深入探討這些高級功能的設計與實現： 軟啓動（Soft-Start）： 軟啓動功能可以限製穩壓器啓動時的輸齣電壓瞬變，避免對後續電路産生衝擊，保護敏感器件。本書將介紹多種軟啓動電路的實現方式，並分析其動態特性。 使能（Enable）/關斷（Shutdown）功能： 方便用戶在需要時關閉穩壓器，以達到節能的目的。 過流保護（Overcurrent Protection, OCP）和過溫保護（Overtemperature Protection, OTP）： 這些保護機製可以有效防止穩壓器在異常工作條件下損壞。本書將詳細講解不同類型的過流保護（如限流、摺返）、過溫保護電路的設計原理，以及如何根據應用需求進行選擇和配置。 短路保護（Short-Circuit Protection, SCP）： 進一步增強電路的魯棒性。 掉電檢測（Power-Good Detection）： 當輸齣電壓低於預設閾值時，發齣信號指示電源狀態。 內部紋波抑製（Internal LDO Noise Reduction）： 針對高頻噪聲的特殊處理。 低靜態電流（Low Quiescent Current, IQ）設計： 對於電池供電的設備，低靜態電流是延長續航的關鍵。本書將探討如何通過優化偏置電流、采用脈衝調製等技術來降低靜態電流。 可調輸齣電壓（Adjustable Output Voltage）設計： 靈活的輸齣電壓設置對於多用途電源設計至關重要。 電荷泵（Charge Pump）集成： 在某些情況下，為實現更高的輸齣電壓或負電壓輸齣，可能會將電荷泵集成到LDO中。 CMOS工藝與版圖設計考量 成功的CMOS低壓差綫性穩壓器設計不僅依賴於電路原理，更與CMOS工藝的特性和版圖設計息息相關。本書將從版圖設計的角度，為讀者提供寶貴的指導： 器件匹配： 在差分對、電流鏡等電路中，器件的匹配至關重要。將詳細講解如何通過版圖設計技術（如中心對稱、冗餘器件）來提高器件的匹配度。 寄生效應： CMOS工藝中的寄生電阻、寄生電容、襯底效應等會對電路性能産生顯著影響。本書將分析這些寄生效應的來源，並提供降低其影響的設計方法。 熱效應： 功率晶體管在工作時會産生熱量，熱效應可能導緻器件參數漂移甚至損壞。我們將討論如何通過版圖布局來改善散熱，以及熱效應對穩壓器性能的影響。 電源完整性（Power Integrity）和信號完整性（Signal Integrity）： 在高密度集成電路中，良好的電源和信號完整性是保證電路正常工作的基礎。本書將簡要介紹相關的版圖設計原則。 ESD（靜電放電）保護： 版圖設計是ESD保護的關鍵環節。 應用領域與性能優化 本書將通過大量的實例，展示CMOS低壓差綫性穩壓器在各個領域的廣泛應用，並探討如何針對不同應用場景進行性能優化： 移動設備（智能手機、平闆電腦）： 對低功耗、低壓差、低噪聲有極高要求。 可穿戴設備： 極緻的低功耗是首要考慮因素。 物聯網（IoT）設備： 延長電池壽命，滿足小型化需求。 汽車電子： 對可靠性、寬溫工作範圍要求高。 醫療設備： 對低噪聲、高精度、高可靠性有嚴格標準。 數字信號處理器（DSP）和微控製器（MCU）的供電： 需要穩定的電源以保證其正常運行。 射頻（RF）和模擬電路的供電： 對低噪聲和高PSRR有特殊需求。 在性能優化方麵，本書將深入分析各種權衡，例如： 效率 vs. 穩定性： 如何在追求高效率的同時，保證環路的穩定性。 噪聲 vs. 功耗： 如何在滿足低噪聲要求的同時，盡量降低靜態電流。 響應速度 vs. 功耗： 如何平衡動態響應速度和低功耗需求。 尺寸 vs. 性能： 在受限於封裝尺寸的情況下，如何優化性能。 未來發展趨勢 最後，本書將展望CMOS低壓差綫性穩壓器未來的發展趨勢，包括： 更高集成度： 將更多的功能集成到單個芯片中，如集成DC-DC轉換器、電源管理單元（PMU）等。 更低的功耗： 進一步降低靜態電流和工作電流，以適應對電池壽命越來越苛刻的需求。 更高的動態性能： 更快的瞬態響應速度，以應對更復雜的負載變化。 更智能化的電源管理： 結閤微控製器和傳感器，實現更靈活、更高效的電源管理策略。 新興工藝的應用： 探索新的CMOS工藝節點以及其他半導體材料在低壓差綫性穩壓器中的應用潛力。 AI在電源設計中的應用： 利用機器學習和人工智能輔助電路設計和版圖優化。 通過對《CMOS低壓差綫性穩壓器》一書內容的深入解讀，讀者將能夠全麵掌握CMOS低壓差綫性穩壓器的設計原理、關鍵技術、版圖考量和應用實踐，從而能夠設計齣更高效、更可靠、更具競爭力的電源管理解決方案，為現代電子産品的創新發展提供堅實的技術支撐。本書不僅是工程師必備的參考工具書，也是相關領域研究人員和學生的理想讀物。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，在模擬 IC 設計領域，能夠將復雜的理論與實際應用巧妙結閤的書籍是稀缺的。而《CMOS低壓差綫性穩壓器》這本書，就恰恰滿足瞭我的這一需求。這本書的結構非常清晰，從最基礎的器件模型齣發，逐步深入到 LDO 的各種拓撲結構設計，再到實際應用中的各種挑戰和解決方案。我尤其欣賞書中對於“效率優化”的探討，如何在保證穩定性和瞬態響應的同時，最大限度地降低 LDO 的功耗，這是在當今低功耗設計大背景下，最受業界關注的問題之一。我看到瞭書中對不同導通電阻（RDS(on)）的 MOS 管以及低功耗偏置電流的優化策略的介紹，這對於我設計低功耗 LDO 提供瞭非常實用的思路。而且，書中還提供瞭大量的仿真波形和實驗數據，這些都極大地增強瞭書本內容的說服力和實踐指導意義。我非常期待書中關於“電源排序”和“上電復位”功能的章節，這些功能在多電源軌的復雜係統中，對於保證係統的正確啓動和運行至關重要。總而言之，這本書是一本集理論深度、實踐指導和前沿技術於一體的優秀著作，我非常有信心它能幫助我成為一名更優秀的模擬 IC 設計工程師。

評分☆☆☆☆☆

《CMOS低壓差綫性穩壓器》這本書的齣現，無疑為我這種在模擬 IC 設計領域摸爬滾打多年的工程師，提供瞭一份寶貴的“內功心法”。我一直認為，一個優秀的低壓差綫性穩壓器，其核心就在於對 CMOS 器件特性的深刻理解和巧妙運用。這本書在開頭就深入剖析瞭 CMOS 器件在低壓差工作條件下的行為特徵，比如亞閾值區和弱反型區的電流特性，以及寄生參數對 LDO 性能的影響。這些細節往往是決定 LDO 性能上限的關鍵。我非常期待書中關於“噪聲敏感性”的章節，因為在許多高集成度的 SOC 設計中，LDO 的輸齣噪聲直接影響著數字和模擬電路的正常工作，如何有效地抑製帶隙基準的輸齣噪聲、如何降低誤差放大器的輸入失調和閃爍噪聲，都是我一直在攻剋的難題。此外，書中還詳細介紹瞭各種 LDO 的穩定性分析方法，包括零極點配置、伯德圖分析等，並且提供瞭多種提高穩定性的設計技巧，這對於我優化現有的 LDO 設計，提升産品的魯棒性具有極大的價值。我甚至看到書中還討論瞭關於 ESD（靜電放電）保護在 LDO 設計中的重要性，這絕對是一個容易被忽視但又至關重要的環節。

評分☆☆☆☆☆

拿到《CMOS低壓差綫性穩壓器》這本書，我第一眼就被其厚重的質感和精美的排版所吸引。作為一名剛剛畢業不久，對模擬電路設計充滿熱情的研究生，我一直在尋找一本能夠係統性地、深入淺齣地講解 LDO 設計的書籍。市麵上有很多電源管理方麵的書籍，但往往過於寬泛，或者側重於理論而缺乏實際指導。《CMOS低壓差綫性穩壓器》則不同，它的定位非常精準，直指 CMOS LDO 這個細分領域。我驚喜地發現，書中不僅僅是簡單地介紹 LDO 的結構，更是對不同拓撲結構下的 LDO 進行瞭深入的理論分析和性能對比，比如 OT LDO、PT LDO 的工作原理和適用場景，以及它們在功耗和穩定性方麵的權衡。我特彆想學習書中關於如何設計低功耗 LDO 的章節，因為在物聯網設備和可穿戴設備領域，功耗永遠是第一考量因素。我注意到書中還提到瞭許多前沿的設計技術，例如如何利用新型的 CMOS 器件特性來降低 LDO 的噪聲和提高效率，甚至還討論瞭一些關於高級的 LDO 應用，比如多通道 LDO 和可編程 LDO。這本書對我而言，不僅是一本技術手冊，更是一本能夠激發我創新思維的學習指南，我迫不及待地想要把它讀透，並嘗試將書中的知識應用到我的研究課題中。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，《CMOS低壓差綫性穩壓器》這本書的書名就足夠吸引人瞭。作為一名長期從事嵌入式係統開發的工程師，我深知低壓差綫性穩壓器在小型化、低功耗産品中的重要性。我之前在設計一款便攜式醫療設備時，就遇到瞭電池電壓快速下降導緻設備性能不穩定的問題，當時就急需一款能在接近電池最低電壓時依然能提供穩定輸齣的穩壓器。這本書的齣現，仿佛是為我量身打造的解決方案。我仔細看瞭看書籍的章節劃分，裏麵有專門針對不同負載瞬態響應特性的分析，比如如何設計一個能夠快速響應負載變化的 LDO，這對我的項目非常有指導意義。而且，書中還深入探討瞭如何通過優化環路補償、改進誤差放大器等手段來提升 LDO 的動態性能。我特彆關注到關於“軟啓動”功能的介紹，這對於避免在設備啓動瞬間産生過大的浪湧電流，保護敏感的傳感器和處理器至關重要。此外，書中對於不同封裝形式的 LDO 以及散熱設計也有所涉及，這些細節對於實際産品落地往往是決定成敗的關鍵。我非常看好這本書能夠幫助我解決在實際産品開發中遇到的各種電源管理難題，提升産品的整體可靠性和用戶體驗。

評分☆☆☆☆☆

哇，拿到這本《CMOS低壓差綫性穩壓器》真是太讓人驚喜瞭！我一直對電源管理 IC 抱有濃厚的興趣，特彆是那些能在極低壓差下工作的器件，因為它們能顯著提升電池供電設備的續航能力，簡直是移動電子設備的福音。這本書的封麵設計簡潔大方，一看就很有專業範兒。我初步翻閱瞭一下目錄，裏麵的章節安排得非常閤理，從最基礎的理論講解，比如穩壓器的基本原理、噪聲抑製技術，再到核心的 CMOS 器件特性分析，以及各種低壓差綫性穩壓器（LDO）的架構設計，像是兩級式、摺疊式 LDO 的優缺點比較，最後還涵蓋瞭實際應用中的挑戰，比如穩定性、瞬態響應、功耗優化等等。感覺作者在內容的選擇上非常貼閤當前業界的需求，沒有那些虛頭巴腦的東西，全是乾貨。我尤其期待那些關於噪聲分析和抑製的部分，因為在很多高精度模擬電路設計中，電源噪聲是最大的敵人之一。而且，這本書居然還涉及到瞭不同工藝下的 CMOS 器件模型和仿真方法，這對於想要深入理解 LDO 內部工作機製的工程師來說，簡直是量身定製。我敢肯定，這本書能夠填補我在這一領域的知識空白，並且為我今後的設計工作提供寶貴的參考。