便攜式設備中的電源效率

　　這種架構的缺點是線路穩壓及 PSRR差。原因在于低開環增益，因為它僅由一個增益級決定。合理的解決方案可能是第一級的級聯電流源，其可提高增益，進而可提高線路穩壓性能和PSRR。

　　圖1中的LDO輸出電壓為(公式2)：

　　其中，VSET為參考電壓，VGS,M4是M4的柵源電壓。

　　因此，輸出電壓對溫度和工藝變化極為敏感。要避免這種問題，就必須創建一個更為理想的跟隨器，其中 M4 是反饋環路的一部分(圖3)。

　　圖3.M4位于放大器反饋環路中、無輸出電容器的LDO。

　　這種情況下的輸出電壓為公式3：

　　其中，A0是放大器的開環增益反饋。對于高反饋放大器增益而言，可使用公式4：

　　圖4.具有電阻式分壓器、M4位于放大器反饋環路、無輸出電容器的 LDO

　　在反饋環路(圖4)中添加電阻式分壓器后，輸出電壓轉變為：

　　VOUT=VSET(1+R1/R2)

　　FVF反饋放大器不影響整體 LDO穩定性，因為它位于主LDO反饋環路的外部。對于本地反饋環路而言，只要求設計方案穩定。

　　帶隙內核說明

　　所選用的帶隙內核(圖5)采用在標準CMOS 技術中廣泛使用的經典結構。

　　圖5.所推薦帶隙電壓參考內核的簡化方框圖

　　通過添加雙極性晶體管的負溫度系數基射極間電壓，可獲得帶隙電壓的低溫系數，從而可通過在不同電流密度下偏置的兩個基射極間電壓之差獲得正溫度系數電壓。為電阻器R2和R3選擇相等的值，參考電壓就可表示為公式5：

　　其中VEB是Q1的基射極間電壓，VT是熱電壓，IQ1和IQ2是通過晶體管Q1和Q2的電流，而 IS,Q1和IS,Q2則分別是Q1和Q2的飽和電流。

　　誤差源

　　要為任何帶隙電壓參考實現良好的精確度，必須定義總體精度誤差的主要形成因素[4]。以下是所推薦架構的最大誤差源：

　　放大器失調電壓

　　電阻器R1與R2之間的不匹配

　　雙極性晶體管的飽和電流不匹配

　　電阻器R1、R2和R3的變化

　　放大器失調電壓

　　放大器失調電壓對于參考電壓精確度來說很關鍵，因為它通過與發射-基極電壓差相同的方式放大。盡管我們可以通過增大雙極性晶體管的面積比來減少對放大器失調電壓的影響，但由于電壓差具有對數尺度，因此我們會受到這個比例的合理值限制。在本例中，我們選擇的比例為24。

　　對放大器失調電壓影響最大的是輸入級晶體管閥值電壓變化。它可通過增大放大器輸入對的尺寸來改善(公式6)。

　　電阻器R1與R2之間的不匹配

　　電阻器R1與R2之比可定義公式5中正溫度系數項的增益。為了讓該增益系數準確，我們使用較大面積單位電阻器。使用特殊的電阻器布局，可實現0.1%的誤差比例精度。

　　雙極性晶體管的電阻器與飽和電流的變化

　　這兩種變化會導致雙極性晶體管的基極-發射極電壓Veb發生偏移。基極-發射極電壓可按公式7確定：

　　其中，I是發射極電流，IS是雙極性晶體管的飽和電流。引起IS變化的主要原因是Q1和Q2晶體管面積的不匹配以及雜質濃度的變化。

　　電阻器R1的變化可影響通過晶體管Q2 的電流I的絕對值，它是負溫度系數項VEB的一部分。

　　電阻器R2和R3分別可確定通過Q1和Q2 的電流值。R2和R3的變化可導致參考電壓(公式5)的正溫度系數不準確。不過，可通過對電阻器R2與R3進行良好匹配來降低該變化所引起的誤差。