Design of a low drop-out voltage regulator for system-on chip applications in a 130nm cmos technology

Abstract

Este trabajo presenta un regulador de tres etapas con baja caída de tensión, completamente integrable para applicaciones de sistemas en chips. El circuito es compensado con la técnica indirecta anidada usando seguidores de corriente (RNMCCB). Además, se usó un circuito de polarización dinámica para acelerar la respuesta transitoria y así minimizar el tiempo de establecimiento. El regulador ha sido implementado en tecnología CMOS TSMC 130nm y ocupa una area de 0.007mm^2. Resultados de simulaciones post-layout para un rango de temperatura de -20°C hasta 120°C muestran que el regulador puede entregar una corriente de carga hasta de 50mA con una caída de tensión en el regulador de 200mV; también, su corriente de polarización es 60uA y su tiempo de establecimiento de 0.23us. El regulador sin capacitor externo funciona para un rango de voltaje de entrada de 1.4V hasta 2.2V, tiene un sobre pico y sub pico máximo para simulaciones de esquinas de 180mV y 297mV respectivamente. La capacitancia de compensación total es de 5pF alcanzando la estabilidad in todos los casos de corriente de carga, incluso con una capacitancia de carga tan alta de 100pF. Adicionalmente, se propone un análisis de polos y ceros para amplificadores de multietapas, como un complemento a el análisis hecho por el autor en (Garimella, A., Rashid, M. W., & Furth, P. M. 2010).; con el fin de evitar polos en el semiplano derecho que pueden ser generados por los lasos de realimentación de los seguidores de corriente del esquema de compensación en frecuencia (RNMCCB).