随着More-Than-Moore(超摩尔定律)的口号越来越响亮，逐渐带动物联网(IoT)、智能穿着设备的兴起。而这些设备里面不可或缺的便是MEMS传感器，以是前面花了两堂课讲了一些MEMS干系的遍及知识，后面还会连续和大家一起做深入学习。
但是不管是穿着设备还是智好手机，最主要的是怕每天充电，而传感器的电源也须要靠Energy-Harvester将外界光能/动能/磁能转换成微弱的电能，可想其功耗哀求是多么主要。这便是为什么智好手机都不用Intel的CPU而改用ARM的处理器架构，由于ARM的架构看重功耗，而Intel的架构看重性能。
而在移动设备和穿着设备里，最主要的除了有ARM的处理器架构来实现低功耗之外，还有便是电源管理IC了，这是个啥东西？实在便是管理各个芯片事情电压的大管家，它卖力把锂电池输出的3.7V电压输出给各自芯片的Vin端供芯片事情。传统意义的电源管理便是AC/DC(互换转直流)或者DC/DC(直流转直流)，怎么又冒出一个LDO了？
1、作甚LDO？
LDO即低压差线性稳压器(Low-DropOut regulator)，它的卖点是“低压差”，由于传统的线性稳压器(78xx)都须要输入电压比输出电压高2~3V以上，否则就不能正常事情。不才面几种情形下就没有上风了，以是才产生了LDO类的降压芯片或电路模组。
1) 我们的锂电池是3.7V，而我们的芯片是1.8~3.3V的时候如何通过穿通的线性稳压器来降压？
2) 我们的锂电池电压随着电量减少电压是逐渐低落的，当低落到使得输入与输出小于2V时就无法事情了，而只有LDO可以让电池撑到油尽灯枯。
3) 搞半导体的都知道Mix-signal都有core device和IO device，比如5V/3.3V，3.3V/1.8V，这样从IO到core的时候压差只有1.7V、1.5V怎么降压？
2、电路事理及特性：
LDO的紧张电路图如下图，实在很大略，只要轻微学校里学过点电路就懂。它的核心在于圆圈里面的晶体管(可以是MOSFET也可以是BJT)，为什么叫做线性稳压源实在便是利用了晶体监工作在线性区，能够通过掌握栅极电压来掌握沟道电阻从而达到掌握输出电压的目的，以是Vout=Vin-IRlin。大略吧~但是它只能实现降压，不能实现升压，如果升压你就只能选择DC-DC或者charge pump了。
可是如何实现自动调度Vout？这就须要如图的两个电阻R1/R2组成的取样电压接入偏差放大器同相端，然后表面给个参考电压接入偏差放大器的反向端(极性不能反否则无法放大，如果是NMOS则反过来接)，只要Vout发生变革则取样电压与Vref (可由bandgap产生)的电压差就会被放大输出给gate从而调度晶体管的输入输出特性达到调度Vout的效果。这是一个动态校正的过程，以是才叫做稳压器而不是降压器/变压器。是不是很神奇？
原则上，只要有线性特性的器件都可以，以是BJT和MOSFET都可以，但是BJT紧张由于它是电流掌握型不符合低功耗的哀求，而且驱动电流比较大，以是Vin和Vout的差值还是太高，以是现在都采取MOSFET。至于该采取NMOS还是PMOS紧张还是取决于压差，常日选用PMOS。由于PMOS的dropout电压是便是饱和压降Vdsat=Vin-Vout大约是200mV，而NMOS由于drop-out电压受到了偏差放大器输出电压的限定（偏差放大器的输出电压最大只能达到其电源电压，即LDO的输入电压），以是drop-out电压大小为NMOS的Vgs（Vdsat+Vth），以是就没有PMOS的上风了。当然也可以引入charge-pump提高偏差放大器的电源电压来办理但是提高了繁芜度和本钱，但是NMOS调度管的PSRR(电源抑制比)比PMOS好。
3、LDO的参数：(Refer RichTek: LDO selection guide)
1) 输入输出电压差(Drop-out Voltage)：这个该当没什么好说的吧，卖的便是这个了~~理论上当然越低越好。一样平常PMOS可以做到200mV。
2) PSRR：这便是LDO经典的参数电源纹波抑制比(Power Supply Ripple Rejection)，它是很多LDO芯片用来衡量LDO对不同频率输入电源纹波的抑制能力，它反响的是LDO不受噪声和电压颠簸而保持输出电压稳定的能力(抗滋扰能力)。其打算公式为输出电压和输入电压纹波幅度的比值，以是PSRR值越低越好。(反之则反)
3) 超低静态电流Iq(Quiescent)：这种紧张运用在传感器一类的元件中，大部分韶光都是休眠的，以是在静止状态下的电流是待机的紧张杀手，它紧张是直接对地进行电流测试(一样平常几个uA)。
4) Vin MIN: 最小值决定了你是否能开启LDO的调度管，由于当Vin小于1V时(RTK standard)，可能Vin-Vout无法开启调度管则无法事情，此时必须外接charge pump给偏差放大器了，那我们就干脆选用NMOS做调度管了。
5) 线性调度率/负载调度率：
a. 线性调度率(Liner regulation)：输出电压的变革与输入电压的变革比值(ΔVout/ΔVin)。
b. 负载调度率(Load regulation)：指输出电压随负载电流的变革情形(ΔVout/ΔIout)。
这两个参数都对应电路的稳态相应特性，常日情形下，输出电压随输入电压的降落及负载电流的增大而降落。要想提高线路及负载调度率，较为直接的方法是提高环路增益。
4、LDO与DC-DC的差别：
所谓DC-DC实在便是直流变直流电压，当然LDO也算是DC-DC的一种，只是LDO只能实现降压。
一样平常的DC-DC紧张内部通过自激振荡电路先由DC转成AC互换，以是表面须要电感和电容实现LC振荡(而LDO只要一个滤波电容)，再在输出端通过积分滤波从AC回到DC，而它的电压变革紧张是在AC电源期间实现升压(Boost)、降压(Buck)、反向等，但是由于转换两次会产生损耗，以是如果须要提高效率可以从这方面入手，但是它的效率任然远高于LDO。(举个例子为什么电网运送一定是高压传输低压入户？便是为了降落传输损耗。)
除了压降比较低之外，LDO的其余一个卖点是“稳”，做仿照电路的人都知道输出端紧张变数在于负载，如果负载发生变革的时候输出电压是不是也随着变革了(基尔荷夫电压定律)，而此时这个动态的稳压电路就可以自动调节来快速做出回应保持Vout不变。
如果输入比输出高>3V的时候建议还是用传统的DC-DC(开关模式转换器)，由于高压输入低压输出模式的功率花费比较低，以是转换效能比较高，由于Ploss=(Vin-Vout)Iload。
DC-DC的开关频率会导致电源噪声很大，以是PSRR会比LDO差，以是在敏感的仿照(Analog)电路须要选择纯净的LDO。
5、LDO的制程把稳点：
1) 调度管：这个晶体管的Analog特性要非常好，线性度，导通电阻，跨导特性，还有低泄电。
2) 偏差放大器：由于它要和参考电压比较，以是mismatch很主要。
3) 取样电阻：它直接决定了Vout电阻取样掌握gate的特性，以及静态对地电流。
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