In this paper, we present a low-voltage low-dropout voltage regulator (LDO) for a system-on-chip (SoC) application which, exploiting the multiplication of the Miller effect through the use of a current amplifier, is frequency compensated up to 1-nF capacitive load. The topology and the strategy adopted to design the LDO and the related compensation frequency network are described in detail. The LDO works with a supply voltage as low as 1.2 V and provides a maximum load current of 50 mA with a drop-out voltage of 200 mV: the total integrated compensation capacitance is about 40 pF. Measurement results as well as comparison with other SoC LDOs demonstrate the advantage of the proposed topology.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.13
no.4
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pp.263-271
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2013
A low dropout regulator (LDO) with fast transient responses is presented. The proposed LDO eliminates the trade-off between slew rate and unity gain bandwidth, which are the key parameters for fast transient responses. In the proposed buffer, by changing the slew current path, the slew rate and unity gain bandwidth can be controlled independently. Implemented in $0.18-{\mu}m$ high voltage CMOS, the proposed LDO shows up to 200 mA load current with 0.2 V dropout voltage for $1{\mu}F$ output capacitance. The measured maximum transient output voltage variation, minimum quiescent current at no load condition, and maximum unity gain frequency are 24 mV, $7.5{\mu}A$, and higher than 1 MHz, respectively.
This paper proposes a 250 mV supply voltage digital low-dropout (LDO) regulator. The proposed LDO regulator reduces the supply voltage to 250 mV by implementing with all digital circuits in a$0.11{\mu}m$ CMOS process. The fast current tracking scheme achieves the fast settling time of the output voltage by eliminating the ringing problem. The over-voltage and under-voltage detection circuits decrease the overshoot and undershoot voltages by changing the switch array current rapidly. The switch bias circuit reduces the size of the current switch array to 1/3, which applies a forward body bias voltage at low supply voltage. The fabricated LDO regulator worked at 0.25 V to 1.2 V supply voltage. It achieved 250 mV supply voltage and 220 mV output voltage with 99.5% current efficiency and 8 mV ripple voltage at $20{\mu}A$ to $200{\mu}A$ load current.
Marufuzzaman, Mohammad;Reaz, Mamun Bin Ibne;Rahman, Labonnah Farzana;Mustafa, Norhaida Binti;Farayez, Araf
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.18
no.5
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pp.257-260
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2017
In this paper, we present the design of a 4.5 V low dropout (LDO) voltage regulator implemented in the 130 nm CMOS process. The design uses a two-stage cascaded operational transconductance amplifier (OTA) as an error amplifier, with a body bias technique for reducing dropout voltages. PMOS is used as a pass transistor to ensure stable output voltages. The results show that the proposed LDO regulator has a dropout voltage of 32.06 mV when implemented in the130 nm CMOS process. The power dissipation is only 1.3593 mW and the proposed circuit operates under an input voltage of 5V with an active area of $703{\mu}m^2$, ensuring that the proposed circuit is suitable for low-power applications.
Herein, a low-ripple coarse-fine digital low-dropout regulator (D-LDO) without ringing in the transient state is proposed. Conventional D-LDO suffers from a ringing problem when settling the output voltage at a large load transition, which increases the settling time. The proposed D-LDO removes the ringing and reduces the settling time using an auxiliary power stage which adjusts its output current to a load current in the transient state. It also achieves a low output ripple voltage using a comparator with a complete comparison signal. The proposed D-LDO was fabricated using a 65-nm CMOS process with an area of 0.0056 μ㎡. The undershoot and overshoot were 47 mV and 23 mV, respectively, when the load current was changed from 10 mA to 100 mA within an edge time of 20 ns. The settling time decreased from 2.1 ㎲ to 130 ns and the ripple voltage was 3 mV with a quiescent current of 75 ㎂.
Journal of electromagnetic engineering and science
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v.14
no.4
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pp.376-381
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2014
We present a CMOS rail-to-rail class-AB amplifier using dynamic current biasing to improve the delay response of the error amplifier in a low-dropout (LDO) regulator, which is a building block for a wireless power transfer receiver. The response time of conventional error amplifiers deteriorates by slewing due to parasitic capacitance generated at the pass transistor of the LDO regulator. To enhance slewing, an error amplifier with dynamic current biasing was devised. The LDO regulator with the proposed error amplifier was fabricated in a $0.35-{\mu}m$ high-voltage BCDMOS process. We obtained an output voltage of 4 V with a range of input voltages between 4.7 V and 7 V and an output current of up to 212 mA. The settling time during line transient was measured as $9{\mu}s$ for an input variation of 4.7-6 V. In addition, an output capacitor of 100 pF was realized on chip integration.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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v.46
no.6
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pp.52-57
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2009
This paper presents a low-noise low-dropout linear regulator that is suitable for on-chip integration with RF transceiver ICs. In the bandgap reference, a stacked diode structure is adopted for saving silicon area as well as maintaining low output noise characteristic. Theoretical analysis for supporting the approach is also described. The linear regulator is fabricated in $0.18{\mu}m$ CMOS process. It operates with an input voltage range of 2.2 V - 5 V and provide the output voltage of 1.8 V and the output current up to 90 mA. The measured line and load regulation is 0.04%/V and 0.46%, respectively. The output noise voltage is measured to be 479 nV/$^\surd{Hz}$ and 186 nV/$^\surd{Hz}$ from 100 Hz and 1 kHz offset, respectively.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.60
no.3
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pp.126-132
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2011
A conventional LDO(Low Dropout Regulator) uses one OPAMP and one signal path. This means that OPAMP's DC Gain and Bandwidth can't optimize simultaneously within usable power. This also appears that regulation property and settling time of LDO can't improve at the same time. Based on this idea, a proposed LDO uses two OPAMP and has two signal path. To improve regulation property, OPAMP where is used in the path which qualities DC gain on a large scale, bandwidth designed narrowly. To improve settling time, OPAMP where is used in the path which qualities DC gain small, bandwidth designed widely. A designed LDO used 0.5um 1P2M process and provided 200mA of output current. A line regulation and load regulation is 12.6mV/V, 0.25mV/mA, respectively. And measured settling time is 1.5us in 5V supply voltage.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.22
no.7
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pp.993-1000
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2018
This paper proposes a low-dropout voltage regulator(LDO) using self-cascode structure. The self-cascode structure was optimized by adjusting the channel length of the source-side MOSFET and applying a forward voltage to the body of the drain-side MOSFET. The self-cascode of the input differential stage of the error amplifier is optimized to give higher transconductance, but the self-cascode of the output stage is optimized to give higher output resistance, The proposed LDO using self-cascode structure was designed by a $0.18{\mu}m$ CMOS technology and simulated using SPECTRE. The load regulation of the proposed LDO regulator was 0.03V/A, whereas that of the conventional LDO was 0.29V/A. The line regulation of the proposed LDO regulator was 2.23mV/V, which is approximately three times improvement compared to that of the conventional LDO. The transient response of the proposed LDO regulator was 625ns, which is 346ns faster than that of the conventional LDO.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.12
no.6
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pp.2729-2734
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2011
In this paper, an active replica Low-dropout(LDO) regulator with DC voltage matching circuit is presented. In order to match the voltage between replica and output of regulator, DC voltage matching circuit is designed. The active replica low dropout regulator has higher Power Supply Rejection(PSR) than that of conventional regulator. The designed DC voltage matching circuit can reduce the drawback that may be occurred in replica regulator. And using fully active element in regulator can reduce the chip area and heat noise with resistor. As results of HSPICE simulation with 0.35um CMOS parameter, the designed active replica LDO regulator achieves Power Supply Rejection, -28@10Hz better than -17@10Hz of conventional replica regulator without DC matching circuit. And the output voltage is 3V.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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