دانلود مقاله یک LDO امپدانس-بالای دینامیکی مبتنی بر پمپ شارژ با مشخصاتی مشابه LDO دیجیتالی
چکیده
این مقاله یک رگولاتور با افت خروجی کمِ (LDO) رویداد-محورِ مبتنی بر پمپ شارژ با یک حلقه فیدبک امپدانس-بالایِ کوپلاژ ac شده (ACHZ) را معرفی می کند. با استفاده از حلقه ی ACHZ و تشخیص مداوم ناحیه مرده، LDO ارائه شده در طی گذراهای بار در کمتر از یک سیکل ساعت، پاسخ می دهد، بنابراین در یک جریان ساکن 4.9μA برای یک FOM زیر 4-fs، دارای پاسخ و زمان های نشست به ترتیب برابر با 6.9 و 65 نانو ثانیه است. ریپل خروجی برای دستیابی به یک دامنه پایدار اندازه گیری شده است که در طول 105000 × محدوده بار پایدار (μA-105mA1) LDO دارای مقدار کمتر از 15mV است. علاوه بر تمام این ویژگی ها، LDO پیشنهادی مزایای LDOهای دیجیتالی معمولی را نیز دربر دارد: قابل حمل بودن و قابلیت راه اندازی در یک ولتاژ تغذیه پایین.
1. معرفی
سیستم های در مقیاس CMOS بر-تراشه (SoCها) گرایش به داشتن هسته های عملکردی بسیاری دارند، که هر هسته دارای محدوده توان مختص به خود است تا بتواند طوری کار کند که تضاد بین انرژی و کارایی بهینه شود. از آنجایی که مجتمع سازی مستقیم مبدل های سوئیچینگ dc-dc با چگالی توان بالا، در تکنولوژی ساخت SoC دشوار است، اغلب راه حل ها مبتنی بر استفاده از یک یا تعداد بیشتر IC خارجی مدیریت توان (PMICها) است که ولتاژ منبع تغذیه را به یک ولتاژ مناسب برای مقیاس CMOS کاهش می دهند (مثلا کوچکتر یا مساوی 1 ولت)، و پس از آن چندین رگولاتور خطی بر-تراشه با افت خروجی کم (LDO) بر اساس نیازهای اپلیکیشن دینامیکی، بصورت جداگانه ولتاژ هر هسته را کاهش می دهند و تنظیم میکنند.
بطور معمول، LDO ها به شیوه آنالوگ طراحی می شوند که در آن ها یک تقویت کننده ی خطا در یک حلقه فیدبک جبرانسازی شده استفاده می شود تا بتواند ولتاژ خروجی را از طریق یک ترانزیستور توان تکی تنظیم کند. با این حال، عملکرد مناسب LDOهای آنالوگ در ولتاژ های پایین دچار مشکل می شود زیرا در ولتاژهای پایین، ولتاژ راه اندازی ترانزیستور محدود است. علاوه بر این پایدارسازی حلقه های فیدبک آنالوگ به طوری که عملکرد مناسبی را ارائه دهند، زمان و تلاش قابل ملاحظه ای را می طلبد، که در صورت تغییر مشخصات یا تکنولوژی های فرآیند، منجر به صرف زمان های طولانی برای طراحی مجدد می شود.
به این دلایل، اخیرا علاقه قابل توجهی به LDOهای دیجیتالی بوجود آمده است، که در آن ها تقویت کننده آنالوگ با یک یا تعداد بیشتری مقایسه کننده جایگزین می شود که این مقایسه کننده ها آرایه ای از ترانزیستورهای توان را بصورت دیجیتالی کنترل می کنند [1]–[4]. چون هیچ تقویت کننده آنالوگی وجود ندارد، راه اندازی در ولتاژ پایین راحت تر می شود و ماهیت دیجیتالی بیشتر، قابلیت حمل و نقل سریعتر را افزایش می دهد.
7. نتیجه گیری
در این مقاله یک LDO مبتنی بر پمپ شارژ رویداد-محور با حلقه ACHZ ارائه شده است. به لطف حلقه ACHZ و مسیر پمپ شارژ رویداد محور با زمان تاخیر کم، LDO می تواند در کمتر از یک سیکل کلاک پاسخ دهد و دارای زمان های پاسخ و نشست به ترتیب برابر با 6.9ns و 65ns است و همچنین برای FoM برابر با 1.8 fs، Vdroop = 88 mV است. به کمک سرکوب جریان سرریز، تشخیص زیرآستانه و تنظیم دینامیکی gm، LDO به 105000 × محدوده بار (105 mA-1 μA) دست می یابد. همچنین یک دامنه ریپل پایدار کمتر از 15-mV در طول کل محدوده بار بدست می آید.
Abstract
This article presents an event-driven charge-pump-based low-dropout (LDO) regulator with an ac-coupled high-impedance (ACHZ) feedback loop. By using the ACHZ loop and continuous-time dead-zone detection, the proposed LDO responds in less than a clock cycle during load transients, achieving the response and settling times of 6.9 and 65 ns, respectively, all at a 4.9-μA quiescent current for a sub-4-fs FoM. The output ripple is measured to have a stable amplitude and is <; 15 mV over the LDO's 105000× stable load range (1 μA-105 mA). In addition to all these features, the proposed LDO also retains the advantages of normal digital LDOs: process portability and the ability to operate at a low supply voltage.
I. INTRODUCTION
SCALED CMOS systems on chip (SoCs) are trending in the direction of having many functional cores, where each core has its own power domain in order to be run at an optimal energy–performance tradeoff point. Since it is difficult to integrate high-power-density switching dc–dc converters directly into the SoC fabric, most solutions rely on one or more external power management ICs (PMICs) to bring the supply down to a scaled-CMOS-friendly voltage (e.g., ≤1 V), after which multiple on-chip linear low-dropout (LDO) regulators individually scale down and regulate the voltage of each core according to the dynamic application demands.
Conventionally, LDOs are designed in an analog manner, where an error amplifier is used in a compensated feedback loop to regulate the output voltage through a single power transistor. However, such analog LDOs have difficulty in operating well at low voltages due to the limited transistor overdrive. In addition, stabilizing analog feedback loops while achieving high performance can take a significant amount of time and effort, leading to long re-design times when specifications or process technologies change.
For these reasons, there has been significant recent interest in digital LDOs, which replace the analog amplifier with one or more comparators that digitally control an array of power transistors [1]–[4]. Since there are no analog amplifiers, low-voltage operation can be more easily achieved, and the most digital nature can enable more rapid process portability.
VII. CONCLUSION
An event-driven charge-pump-based LDO with ACHZ loop is presented in this article. Thanks to the ACHZ loop and low-latency event-driven charge pump path, the LDO can respond less than a clock cycle and achieves 6.9- and 65- ns response and settling times, respectively, with Vdroop = 88 mV for an FoM of 1.8 fs. With the help of the overflow current suppression, subthreshold detection, and dynamic gmadjusting, the LDO achieves a 105 000× load range (1 μA– 105 mA). A <15-mV stable ripple amplitude is achieved over the entire load range.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. معرفی
2. اساس معماری و عملکرد
3. تحلیل عملکرد
4. نکاتی درباره پایداری
5. پیاده سازی مداری
6. نتایج اندازه گیری
7. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. INTRODUCTION
2. ARCHITECTURE AND WORKING PRINCIPLE
.3 PERFORMANCE ANALYSIS
4. COMMENTS ON STABILITY
5. CIRCUIT IMPLEMENTATION
.6 MEASUREMENT RESULTS
7. CONCLUSION
REFERENCES
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه