طراحی و پیاده سازی یک رگولاتور ولتاژ با افت کم و خروجی تثبیت شده با استفاده از راهکار تغذیه بدنه

محورهای موضوعی : مهندسی الکترونیک

وحید دهیده ¹ (دانشجوی ارشد دانشگاه آزاد واحد بوشهر)
حامد امین زاده ² (هیئت علمی دانشگاه پیام نور تهران)
عبدالرسول قاسمی ³ (دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر)

تاریخ دریافت : 1395/10/19 تاریخ پذیرش : 1396/05/15 تاریخ انتشار : 1398/05/01

کلید واژه: رگولاتور ولتاژ با افت کم, نسبت حذف مد مشترک, اثر بدنه و ولتاژ مرجع, Low voltage regulator, common mode removal ratio, body effect and reference voltage,

چکیده مقاله :

در این مقاله، طراحی و پیاده سازی رگولاتورهای ولتاژ با افت کم و تغییرات خروجی بسیار کوچک را با استفاده از راهکارهای نوینی به انجام رسانیده ایم. در ساختار مداری رگولاتور، برای اولین بار از دو راهکار تغذیه بدنه و استفاده از مرجع ولتاژ متغیر استفاده شده است. تغذیه اثر بدنه، با هدف افزایش هر چه بیشتر بهره حلقه رگولاسیون و استفاده از مرجع ولتاژ متغیر، با هدف تثبیت بیشتر ولتاژ خروجی و افزایش نسبت حذف منبع تغذیه (PSRR) انجام شده است. از نکات حائز اهمیت دیگر در این مقاله، پیاده سازی تقویت کننده خطا به کمک سه تقویت کننده عملیاتی تک سر و با ورودی p < /em>MOSاست که به افزایش قابل توجه دقت حلقه رگولاسیون می انجامد. مقدار PSRRبدست آمده برابر با 46dB در فرکانس 1KHz است. ولتاژ ورودی می تواند در بین 1.8Vتا 2.5V تغییر کند و ولتاژ خروجی تثبیت شده، برابر با 1.6V است. حداکثر میزان ریپل ولتاژ خروجی برابر با 1mV است که معادل با 0.03% می باشد. بار اهمی خروجی، برابر با 20W و بار خازنی متوسط برابر با 100pFاست. حداکثر جریان خروجی به ازای امپدانس خروجی مورد نظر و ولتاژ افت 0.2V برابر با 80mA است.

چکیده انگلیسی:

In this paper, we have designed and implemented low voltage drop regulators and very small output changes using new solutions. In the regulator circuit structure, for the first time, two solutions of body power supply and variable voltage reference have been used. The power supply of the body, with the aim of increasing the gain of the regulation loop and using the variable voltage reference, has been done with the aim of further stabilizing the output voltage and increasing the power supply removal ratio (PSRR). Another important point in this paper is the implementation of the error amplifier with the help of three single-headed operational amplifiers with PMOS input, which significantly increases the accuracy of the regulation loop. The obtained PSRR value is equal to 46dB at a frequency of 1KHz. The input voltage can vary between 1.8V to 2.5V and the stabilized output voltage is 1.6V. The maximum output voltage ripple is equal to 1mV, which is equivalent to 0.03%. The output ohmic load is equal to 20  and the average capacitive load is equal to 100pF. The maximum output current for the desired output impedance and voltage drop of 0.2V is equal to 80mA.

منابع و مأخذ:

   [1]      G. Hanington, P. Chen, P. Asbeck and L. Larson, “High- Efficiency Power Amplifier Using Dynamic Power-Supply Voltage for CDMA Applications,” IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. 74, pp. 1471- 1476, Aug. 1999.

   [2]      A. Saberkari, E. Alarcon, and Sh. B. Shokouhi, “Fast Transient Current-Steering CMOS LDO Regulator Based on Current Feedback Amplifier,” Integration, the VLSI Journal (2012), DOI: 10.1016/ vlsi.2012.02.001.

   [3]      W.Oh, B. Bakkaloglu, “A CMOS Low-Dropout Regulator with Current-Mode Feedback Buffer Amplifier,” IEEE Trans. Circuits Syst. II, Vol. 54, No. 10, pp. 922-926, Oct. 2007.

   [4]      G. Patounakis, Y. W. Li and K. Shepard, “A Fully Integrated On-Chip DC- DC Conversion and Power Management System,” IEEE J. Solid-State Circuits, Vol. 39, No. 3, pp. 443- 451, Mar, 2004.

   [5]      B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, Boston, MA: McGrow Hill, 2001.