Progetto di un regolatore di tensione Low-Dropout in tecnologia CMOS a micropotenza

La gestione energetica è diventata un aspetto fondamentale di qualsiasi sistema elettronico in quanto è necessario ottimizzare l’utilizzo delle risorse energetiche disponibili. Tra gli elementi chiave della gestione energetica i regolatori di tensione svolgono un ruolo cruciale. L’obiettivo dei regolatori di tensione è quello di garantire una tensione stabile d’uscita indipendente dalle variazioni della tensione di alimentazione, di temperatura, dalle condizioni di carico e dai transitori. I regolatori di tensione Low Dropout (LDO) sono in grado di mantenere una tensione d’uscita stabile anche con una differenza molto bassa rispetto alla tensione di alimentazione. Il funzionamento di questi regolatori si basa sulla dissipazione di energia attraverso un pass transistor. Se la caduta di tensione è molto bassa sul pass transistor è possibile ottenere un’efficienza molto elevata. Oltre a questo, un altro fattore molto importante in termini di efficienza è dato dalla bassa corrente di riposo del regolatore. Questi aspetti rendono fondamentale la progettazione di circuiti integrati a micro-potenza. Ovviamente sono presenti dei trade-off tra efficienza e prestazioni del circuito. L’obiettivo principale di questa tesi è l’analisi e il progetto di un regolatore di tensione Low-Dropout a bassa corrente di risposo. Il regolatore deve essere in grado di erogare una tensione d’uscita stabile di 0.6V con una tensione di alimentazione di 1.2V e fluttuazioni del ± 10%. Inoltre, a fronte di una corrente di carico impulsiva con variazioni di 60nA la tensione di uscita deve assestarsi al valore desiderato in brevi istanti di tempo producendo overshoot/undershoot inferiori a 20mV. Oltre a queste specifiche il regolatore deve avere una corrente di riposo limitata non superiore a 100nA. È stato quindi realizzato il regolatore LDO presentato in questo elaborato che utilizza un pass transistor di tipo PMOS e un amplificatore differenziale a singolo stadio con MOS polarizzati sottosoglia.