To make different voltages from a power supply, the ICs such as DC-DC Converter of LDO are needed. These ICs need external passive components which spend chip area. Finally it causes cost increasing. Therefore a lot of researches that remove external passive component have been conducted. The one of the researches is SIMO(Single-Inductor Multi-Output). When comparing with SISO(Single-Inductor Single-Output), SIMO have large output ripple voltage. So LDO is often used at the output of the SIMO. The bandwidth of the LDO is wider, then the ripple of the LDO is smaller. But it spends large bias current. In the chapter 2, the LDO using simple ripple feed-forward block without excessive current consumption is proposed.
Recently, the capacitor-free LDO which removes off-chip capacitor have been researched. But previous capacitor-free LDOs have the weak points that relative large drop-out voltage, narrow load range, fast transient and etc. In the chapter 3, The Capacitor-free LDO which makes up for the weak points is proposed.
The effort that removes external compensation component can be applied to DC-DC Converter. In the pre-vious researches, there are some researches that remove the off-chip compensation capacitor using miller capacitor. But these researches have some limits. The one of the limits is that the zero compensation resistor is too large. In the chapter 4, Time-Mode Miller Capacitor which is newly proposed is used. It can help design the DC-DC Converter that true on-chip compensation capacitor DC-DC Converter.
하나의 supply에서 다른 전압을 만들기 위해서는 DC-DC converter 나 LDO와 같은 IC 들이 필요하다. 이들 IC는 외부 passive 소자들을 필요로 하는데 이는 면적 증가를 유발하여 cost의 증가를 가져오게 된다. 이에 따라 외부 소자들을 줄일 수 있는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에 하나로 하나의 인덕터로 여러 개의 출력 전압을 만들어 내는 SIMO(Single-Inductor Multi-Output)이 있다. SIMO 는 SISO(Single-Inductor Single-Output)에 비하여 출력이 큰데, 이를 줄이기 위해 LDO를 뒤에 연결한다. LDO의 bandwidth가 넓을수록 ripple을 줄일 수 있는데, 이는 전류 소모를 증가시킨다. 이 논문의 제 2장에서는 과도한 전류 소모를 하지 않고 간단한 구조를 추가하여 ripple을 줄일 수 있는 LDO를 설계하였다.
최근에는 LDO의 외부 capacitor를 없애는 capacitor-free LDO에 대해서도 연구가 이루어지고 있다. 하지만 기존의 capacitor-free LDO들은 drop-out voltage나 wide load range 또는 fast transient 측면에서는 부족한 면들이 있다. 제 3장에서는 이러한 단점들을 보완한 capacitor-free LDO를 설계하였다.
외부 보상 소자를 없애는 방법은 DC-DC Converter에도 적용될 수 있다. 과거 연구 중에 외부 보상 capacitor를 제거하기 위해서 Miller capacitor를 사용하는 방법이 있었다. 하지만 보상 capacitor를 작게 가져가는 대신에 zero 저항을 비정상적으로 크게 가져가는 등의 문제가 있었다. 제 4장에서는 Time-Mode Miller Capacitor라는 새로운 개념을 도입하여 진정한 의미의 on-chip compensation capacitor DC-DC Converter를 설계하였다.
