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Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Departamento de Semicondutores, Instrumentação e Fotônica

PROJETO E IMPLEMENTAÇÃO DE UM REGULADOR DE TENSÃO LOW DROPOUT UTILIZANDO TECNOLOGIA CMOS

Autor:

MARCOS MAURICIO PELICIA

Orientador:

Carlos Alberto dos Reis Filho

Dissertação Submetida à Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação daUniversidade Estadual de Campinas, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Elétrica, sob orientação do Prof. Dr. Carlos Alberto dos Reis Filho.

Banca Examinadora:

Prof. Dr. Carlos Alberto dos Reis Filho – FEEC/UNICAMP Prof. Dr. Peter Jurgen Tatsch –FEEC/UNICAMP Dr. Fabiano Fruett

Campinas, Maio de 2002

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RESUMO:
Este trabalho descreve o projeto deum circuito integrado e a implementação do circuito discreto equivalente de um Regulador de Tensão Low Dropout. As especificações para este circuito foram: Tensão de saída regulada de 3V, com desvio máximo de 2% do valor nominal na faixa de temperatura de –20 C a 85 C, 100mA de máxima corrente de saída, faixa de tensão de entrada de 3,3V a 18V, com cargas resistivas e capacitivas até 10nF. Édescrito um resumo das especificações que definem o desempenho de um Regulador de Tensão e os tipos de Reguladores existentes. É também mostrada a solução proposta, com a descrição em blocos do regulador, bem como a descrição detalhada e implementação isolada de cada bloco que o compõe, enfocando resultados obtidos e cuidados tomados na implementação. Depois são mostrados os resultados de medidasefetuadas no sistema como um todo, aplicando as definições de desempenho conhecidas e, através delas, conclui-se sobre o desempenho do regulador. O projeto do circuito foi feito visando a sua implementação monolítica em tecnologia AMS, 0,6µm CMOS. Um protótipo do circuito projetado foi implementado utilizando componentes discretos, juntamente com alguns circuitos integrados, resultados deimplementações anteriores. Os resultados foram próximos ao esperado e as diferenças observadas podem ser explicadas pela forma de implementação, de onde conclui-se que o objetivo do trabalho foi cumprido.
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ABSTRACT:
This work describes a Low Dropout Voltage Regulator Integrated Circuit and its implementation using discrete components. Specifications of this circuit are: 3V for Regulated Voltage Output,with maximum output voltage deviation of 2%, –20 C a 85 C temperature range of and 100mA for maximum output current. It can work with 3.3V to 18V Input Range, with resistive loads and capacitive loads up to 10nF. It is described a resume of performance definitions of a Voltage Regulator and Regulator types useful nowadays. Afterwards, there is the proposed solution, with a Block Diagram descriptionand a detailed description of isolated implementation for all blocks, focusing measurements and cares at implementation. After, Experimental Results of Voltage regulator are shown, applying the known performance definitions, and with them, concluding about the Regulator performance. The circuit project was developed with AMS 0.6µm CMOS technology and the implementation was made using discretecomponents and integrated circuits previously done in AMS runs. Experimental results agree with Simulated Results, and the differences can be explained for discrete implementation, concluding that the main objectives of this project have been reached. iii
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“O maior privilégio do ser humano é ser capaz de fazer direito” (Voltaire) v

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Primeiramente à DEUS, pois devo a ele todaa minha vida. Aos meus pais Jair e Adélia, ao meu grande irmão Marcio e à Luciana, minha futura esposa, por tudo que fizeram por mim durante este trabalho. vii

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AGRADECIMENTOS:
Agradeço primeiramente ao meu orientador, Prof. Dr. Carlos Alberto dos Reis Filho, pela oportunidade de realizar este trabalho, e por compartilhar um pouco de seu tempo e conhecimento comigo. Aos meus...
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