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在多核心片上系统(SOC)中,低压差线性稳压器(LDO)被广泛应用在直流-直流转换器之后为不同的核心提供稳定的供电电压,从而实现一个高精准度、高能量效率的电源管理方案。相比较模拟LDO,数字LDO采用数字化设计,工作电压低、工艺适配性好、稳定性高等优点,使数字LDO很适合为数字模块供电。本论文对现有的数字LDO进行了仔细的调查与研究,在此基础上提出了一种基于Flash ADC的多比特数字LDO。Flash ADC与非线性译码实现了动态的环路增益控制,实现了更快的瞬态响应;指数型开关阵列不仅拓宽了负载范围,同时提高了控制字的查找效率。在TSMC 65nm CMOS工艺下,输入电压和输出电压分别为1.0V和0.9V时,该LDO可提供的负载范围为17μA到82.7mA,最大、最小电流之比超过4800倍。对比已有工作,该数字LDO在40mA的负载阶跃响应时输出电压稳定时间为70ns,归一化对比时间最短。同时本论文提出了一种新的品质因子(FOM),使得数字LDO性能的对比更为公平、全面,采用此品质因子,对比已有工作该数字LDO性能最优。基于以上提出的Flash数字LDO,本论文提出了一种针对时钟综合系统供电的双环型数字LDO。该双环型数字LDO由粗调环路和细调环路组成:基于flash ADC的粗调环路提供快速的瞬态响应;基于??调制器的细调环路提供高分辨率和噪声整形。该双环型数字LDO为锁相环(PLL)中的压控振荡器(VCO)提供一个温度补偿的稳定供电电压,保证了低压下PLL的性能。采用65nm CMOS工艺设计,片上电容值为200p,该数字LDO产生噪声整形的输出电压峰峰值小于1mV。在1.0V的供电电压和50mV的输出压差下,该数字LDO可提供负载电流范围为2.0μA到13.0mA,峰值电流效率99.8%,最小电流分辨率为2μA。在该数字LDO供电下,PLL的输出杂散全都小于-40dBc。