随着消费类电子产品的发展,手机、平板、笔记本电脑和智能手环等已经成为生活中不可或缺的一部分。电源管理芯片在电子设备系统中担负着电能的变换、分配、检测以及其他电源管理的职责,其性能的优劣对整机的性能有着直接的影响。低压差线性稳压器(Low-dropout Regulator,LDO)作为电源管理芯片的一类,具有结构简单、低功耗、低噪声以及便于在片上集成等优点而被广泛应用于以上这些便捷式电子产品中。由于传统的LDO需要依靠片外电容的寄生电阻来保证系统的稳定性,同样难以实现片上集成。无片外电容LDO由于不需要外接特定电容,也无需增加额外引脚,适合于片上系统(System on Chip,SoC)系统,从而成为近年来研究热点。但正是由于输出没有大电容,无电容型LDO在稳定性和瞬态响应等参数的优化设计中面临着诸多挑战。基于无电容型LDO的设计,本文重点研究了无电容型LDO的零极点分布和环路补偿方案,在该设计中,采用一个嵌套式密勒补偿电路来实现整个电路的频率补偿,将低频主极点放置在第一级输出,将缓冲器输出极点和LDO输出极点作为次极点构成极点-极点追踪。围绕无电容型LDO的电源抑制(Power Supply Rejection,PSR)特性以及瞬态响应特性进行深入研究并提出了相应的改进电路。传统LDO的PSR性能由于系统带宽的限制,在高频下迅速恶化,在所设计电路中的功率管之前引入带有栅漏短接的MOS管作为电源抑制比增强电路;针对无电容型LDO瞬态响应特性较差的缺点,该设计在第一级运算放大器的输出端再接一个侦测差分放大器支路电流变化的摆率增强电路,该结构简单且没有增加额外的静态功耗,适用于无电容型LDO设计的要求。基于以上对LDO电路的稳定性、电源抑制比和瞬态响应速度等主要参数的优化设计要求,电路还需要一个高精度高电源抑制比的带隙基准源电路来提供偏置。最后设计了一款输出电压为1.2V的高PSR、快速瞬态响应的无电容型LDO。论文对带隙基准电路、误差放大器、环路稳定性增强电路、PSR增强电路以及瞬态响应改善电路等模块进行了具体的分析,整个电路采用SMIC 0.13μmCMOS工艺设计并基于Cadence工具对整体电路进行仿真。从仿真结果看出,优化设计后LDO正常工作电压范围为2-3.3V,电路可在10μA-10m A的负载电流范围内稳定工作;PSR在低频时为-83dB,高频时仍能达到-43dB,负载电流从10μA突变到10mA时输出上冲和下冲电压分别为20m V和34m V。电路正常工作最小压差在200mV以下。