随着超摩尔的口号越来越响亮，物联网(IoT)和智能可穿戴设备逐渐兴起。这些器件中不可或缺的部分就是MEMS传感器，所以前面我花了两节课来讲一些关于MEMS的热门知识，后面我会继续和大家做深入的学习。
但无论是可穿戴设备还是智能手机，最重要的还是怕天天充电，传感器的供电也需要依靠Energy-Harvester将外界的光能/动能/磁能转化为微弱的电能，可见其功耗要求有多重要。这就是为什么智能手机使用ARM处理器架构而不是英特尔CPU的原因，因为ARM架构注重功耗，而英特尔架构注重性能。
在移动设备和可穿戴设备中，除了ARM处理器架构实现低功耗之外，最重要的是电源管理IC。这是什么？其实是管家管理每个芯片的工作电压。它负责将锂电池输出的3.7V电压输出到每个芯片的Vin端，供芯片工作。传统电源管理是交流/DC(交流转直流)或DC/DC(直流转直流)。为什么会有另一个LDO？
1.什么是LDO？
也就是LDO低压差稳压器，它的卖点是“低压差”，因为传统的线性稳压器(78xx)需要输入电压比输出电压高2~3V以上，否则将无法正常工作。在以下情况下没有优势，这就是为什么生产LDO降压芯片或电路模块。
1)当我们的锂电池为3.7V，芯片为1.8~3.3V时，如何通过穿通线性稳压器降压？
2)我们锂电池的电压是随着功率的降低而逐渐降低的，在输入输出小于2V的情况下是不会工作的，而只有LDO才能让电池耗尽油和光。
3)所有半导体厂商都知道Mix-signal有核心器件和IO器件，比如5V/3.3V、3.3V/1.8V，那么IO到核心的电压差只有1.7V的时候，我怎么降压1.5V呢？
2.电路原理和特点：
LDO的主要电路图如下。其实很简单。只要你在学校学过一些电路，就能理解。它的核心在于圈里的晶体管(可以是MOSFET，也可以是BJT)。之所以称之为线性稳压器，是因为晶体管工作在线性区域，可以通过控制栅极电压来控制沟道电阻，达到控制输出电压的目的，所以Vout=Vin-I*Rlin。简单~但只能实现降压不能升压。如果你站出来，你只能选择DC-DC或电荷泵。
但是如何自动调整Vout呢？这就需要将如图所示的由两个电阻R1/R2组成的采样电压连接到误差放大器的非反相端，然后在误差放大器的反相端外接一个参考电压(极性不能反相或者不能放大，如果是NMOS，采样电压和Vref之间的电压差(可以通过带隙产生)会被放大输出到栅极来调节晶体管的输入输出特性，达到调节Vout的效果。这是一个动态校准过程，因此称为稳压器，而不是降压/变压器。是不是很神奇？
原则上，任何具有线性特性的器件都可以使用，因此BJT和MOSFET都可以使用。但是BJT主要采用的是MOSFET，因为是电流控制的，不符合低功耗的要求，而且驱动电流比较大，所以Vin和Vout的差值还是太高了。是用NMOS还是用PMOS主要看电压差，通常用PMOS。由于PMOS的下拉电压为饱和压降Vdsat=Vin-Vout约为200mV，而NMOS的下拉电压受误差放大器输出电压的限制(误差放大器的输出电压只能达到其电源电压，即LDO的输入电压)，因此下拉电压为NMOS的Vgs(Vdsat Vth)，因此PMOS没有优势。当然，也可以引入电荷泵来提高误差放大器的电源电压来解决问题，但复杂度和成本都有所增加，但NMOS调节器的PSRR(电源抑制比)优于PMOS。
3.LDO参数：(参考瑞奇泰克： LDO选型指南)
1)掉线电压：这个应该没什么好说的。这就是我们卖的~ ~理论上，越低越好。一般情况下，PMOS可以达到200mV。
2) PSRR:这是LDO的经典参数Power Supply Ripple Rejection，被很多LDO芯片用来衡量LDO对不同频率输入电源纹波的抑制能力，体现了LDO保持输出电压稳定无噪声、无电压波动的能力(抗干扰能力)。那
计算公式为输出电压和输入电压纹波幅度的比值，所以PSRR值越低越好。(反之则反)
3) 超低静态电流Iq(Quiescent)：这种主要应用在传感器一类的元件中，大部分时间都是休眠的，所以在静止状态下的电流是待机的主要杀手，它主要是直接对地进行电流测试(一般几个uA)。
4) Vin MIN: 最小值决定了你是否能开启LDO的调整管，因为当Vin小于1V时(RTK standard)，可能Vin-Vout无法开启调整管则无法工作，此时必须外接charge pump给误差放大器了，那我们就干脆选用NMOS做调整管了。
5) 线性调整率/负载调整率：
a. 线性调整率(Liner regulation)：输出电压的变化与输入电压的变化比值(ΔVout/ΔVin)。
b. 负载调整率(Load regulation)：指输出电压随负载电流的变化情况(ΔVout/ΔIout)。
这两个参数都对应电路的稳态响应特性，通常情况下，输出电压随输入电压的降低及负载电流的增大而降低。要想提高线路及负载调整率，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其实就是直流变直流电压，当然LDO也算是DC-DC的一种，只是LDO只能实现降压。
一般的DC-DC主要内部通过自激振荡电路先由DC转成AC交流，所以外面需要电感和电容实现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，而它的电压变化主要是在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，所以如果需要提高效率可以从这方面入手，但是它的效率wxdyg远高于LDO。(举个例子为什么电网输送一定是高压传输低压入户？就是为了降低传输损耗。)
除了压降比较低之外，LDO的另外一个卖点是“稳”，做模拟电路的人都知道输出端主要变数在于负载，如果负载发生变化的时候输出电压是不是也跟着变化了(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)，因为高压输入低压输出模式的功率消耗比较低，所以转换效能比较高，因为Ploss=(Vin-Vout)*Iload。
DC-DC的开关频率会导致电源噪声很大，所以PSRR会比LDO差，所以在敏感的模拟(Analog)电路需要选择纯净的LDO。
5、LDO的制程注意点：
1) 调整管：这个晶体管的Analog特性要非常好，线性度，导通电阻，跨导特性，还有低漏电。
2) 误差放大器：因为它要和参考电压比较，所以mismatch很重要。
3) 取样电阻：它直接决定了Vout电阻取样控制gate的特性，以及静态对地电流。
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