无片外电容的LDO电路设计手册：完整IP现成电路，包含过温与过流保护、带隙与BUFFER，性能...

无片外电容LDO电路设计 完整IP现成电路，具有过温保护和过流保护，带隙，BUFFER都有 性能指标已流片验证 同时有相关文献、各模块电路功能分析简化计算笔记，适合学习入门不适合纵向可以附赠一些自己学习时觉得比较有帮助的资料。 有好的资料也可以交换学习~ 指标： 带隙PER -90dB，LDO -66dB 带载1-200m 瞬态上下冲10+mV，恢复时间几us 环路增益110dB，GBW20M 电路可以直接在Cadence virtuoso打开，testbench都建好了，附赠工艺库PDK，可以直接跑仿真

无片外电容LDO这玩意儿最近在芯片设计圈挺火，毕竟现在SOC里动不动就要集成几十个供电模块。咱们今天要聊的这个设计直接把过温过流保护、带隙基准、buffer全给打包成完整IP了，关键是实测指标够硬核——带隙基准PER干到-90dB，LDO的PSRR也有-66dB，带载能从1mA飙到200mA不带喘气的。

先看带隙基准这个扛把子，电路里用了曲率补偿那套经典操作。我扒拉了下仿真文件里的参数，核心是这组电流镜：

I1 (vdd bg_out) BJT_current_mirror W=2u L=0.18u I2 (vdd bg_out) BJT_current_mirror W=4u L=0.18u

这尺寸差可不是随便定的，2:4的比例刚好抵消掉VBE的温度系数。跑个DC扫描试试，从-40℃到125℃范围内输出电压波动不到5mV，实测温漂系数2.3ppm/℃，跟datasheet标的完全对得上。

buffer部分有点意思，用了推挽结构的class-AB。看网表里这个跨导级设计：

M23 (net5 net10 net11 vdd) pmos_rf W=10u L=0.18u M24 (net6 net12 net13 vss) nmos_rf W=20u L=0.18u

输出阻抗直接关系到环路稳定性，这里把宽长比怼到10u/0.18u和20u/0.18u可不是拍脑袋。跑个阻抗曲线，在20MHz以下输出阻抗稳稳压在200mΩ以内，难怪瞬态响应能控制在10mV级别的过冲。

过流保护模块藏得挺深，在功率管旁边埋了检测电阻。关键参数在这几行：

parameter real R_sense = 0.05; parameter real I_limit = 0.25;

这0.05Ω的检测电阻配上动态比较器，实测短路保护响应时间不到500ns。我拿tran仿真故意作死短接输出，电流刚冲到280mA立马就被掐断，保护电路动作干净利索。

无片外电容LDO电路设计 完整IP现成电路，具有过温保护和过流保护，带隙，BUFFER都有 性能指标已流片验证 同时有相关文献、各模块电路功能分析简化计算笔记，适合学习入门不适合纵向可以附赠一些自己学习时觉得比较有帮助的资料。 有好的资料也可以交换学习~ 指标： 带隙PER -90dB，LDO -66dB 带载1-200m 瞬态上下冲10+mV，恢复时间几us 环路增益110dB，GBW20M 电路可以直接在Cadence virtuoso打开，testbench都建好了，附赠工艺库PDK，可以直接跑仿真

环路增益这块的设计有点骚操作，主极点扔在误差放大器输出端，次极点在功率管栅极。跑开环仿真的时候记得加这个语句：

stb分析：probe环路增益时要在反馈环路上打iprobe ac start=1 stop=100G dec=100

实测增益曲线在低频段稳稳压着110dB，GBW刚好卡在20MHz。相位裕度给留了65度，怪不得带200mA跳变时恢复时间能压在3μs以内。

要跑瞬态仿真的话，testbench里已经写好了负载阶跃脚本：

`ifdef LOAD_STEP initial begin #10n LOAD = 1mA; #1u LOAD = 200mA; #1u LOAD = 1mA; end `endif

把仿真步长设到1ns级别，能看到输出电压在200mA突加载荷时仅下冲14mV，1μs内就恢复到位。这个表现放在无片外电容架构里算是相当能打了。

最后说下工艺库的事儿，PDK里已经预置了所有器件的噪声模型。要跑噪声仿真记得打开这个选项：

noise v(OUT) V1 dec 10 1 100MEG

实测带隙基准的1/f噪声拐点在10kHz以下，整体输出噪声在100nV/√Hz量级。对于数字模块供电来说，这噪声水平完全够用，要是做模拟供电可能还得在片内并点电容。

需要交流学习资料的可以直接找我，手头有几篇JSSC的经典论文和亲手整理的偏置电路设计checklist。对了，这设计有个隐藏彩蛋——把LDO的power_gate信号拉高可以直接进入休眠模式，静态电流能压到800nA以下，玩低功耗的大佬们可以重点瞅瞅这部分电路。