电子系统超小型化的一个关键挑战是电源管理。任何电气工程师都知道，当整个系统尺寸缩小时，可用于能量存储和能量转换的面积也会随之缩小。这种情况正在许多市场增长的应用中发生，例如植入式医疗设备、物联网电子产品和可穿戴电子产品。虽然电子产品的尺寸不断扩大，但存储能量所需的电池和电容器却跟不上。结果是，能量存储和电源管理所需的面积常常主导最终产品的整体外形尺寸。
　　由于这些面积限制，能量必须以有效的形式存储。通常，最有效的形式具有更高的潜力并且具有显着的噪声成分。然后需要使用稳压器（例如 LDO）将该电源电压调节至系统运行的水平。
　　低功耗 LDO 设计的一个关键品质因数是电流效率。电流效率定义为 I负载 与 I总之比。该比率是从电源汲取并传递给负载的总功率的百分比。对于高功率应用，该数字通常超过 99%。然而，这在低功耗设计中是非常不同的。例如，如果总负载电流为 10uA，则 LDO 中每增加 1uA 静态电流就会导致电流效率下降 10%。在功率已经受限的系统中，这种效率损失可能是灾难性的。因此，最大限度降低总体 LDO 静态电流的设计方法至关重要。正确设计的 LDO 将保持整体系统效率和较长的电池寿命，从而最大限度地减少对大型储能元件的需求。
　　LDO 设计简短概述　　图 1 显示了采用 NMOS 传输晶体管的 LDO 框图。考虑未稳压电源电压 (V sply ) 远大于稳压输出电压 (V reg ) 的应用。在这里，简单的 NMOS 传输晶体管架构通常是最佳选择。

　　图1
　　该架构具有许多理想的特性，其中两个是微不足道的频率补偿和较小的 FET 面积。 FET 面积较小是因为 NMOS FET（电子）中的电荷载流子迁移率高于 PMOS FET（空穴）。频率补偿之所以容易进行是因为主极点位于 NMOS 传输晶体管的栅极而不是输出节点。
　　LDO 通常是两极点系统，某些架构包括零极点和/或额外的高频极点。图 1 所示的 NMOS LDO 是一个简单的两极系统。因此，通过将极点 P1 的频率设置为比极点 P2 低十倍以上，可以实现稳定性。只要 P1 和 P2 这两个极点很好地分离，该 LDO 就会保持闭环稳定。这是假设误差放大器是一个简单的 OTA，在输出节点有一个主极点。一旦确定了输出电容器大小 (C out )（由高频负载瞬态要求设置，例如数字逻辑开关），即可计算极点 P1。 P1 由误差放大器输出阻抗 (r o ) 和补偿电容器 (C c )的乘积设置。通过增加 r o， 我们能够同时实现低 P1 频率和高环路增益，这都是非常理想的特性。
　　重要的是要记住，在 OTA 设计中，高输出阻抗不会消耗额外的电流，而只会消耗额外的面积。这使得 OTA 以及相应的 LDO 静态电流成为单位增益带宽所需的最小值。这是一项特定于应用的要求，为传统 LDO 架构中的静态电流设定了基线。在许多应用中，只需 100nA 至 200nA 的静态电流就足够了。这导致电流效率大于 98%。值得注意的是，转换速率增强型 LDO 能够低于该最小电流，但在尺寸和复杂性方面成本高昂。
　　因此，在 NMOS LDO 中，稳定性和低静态电流是齐头并进的。但没有什么是免费的。 NMOS LDO 有一个很大的缺点。最小电源电压（或开销电压）为 V gs(MN) + V sat(MN) + V reg ，约等于 2V sat(MN) + V th + V reg。即使使用本机阈值 NMOS 晶体管 (V th = ~0V)，这也是使用 PMOS 传输晶体管的开销电压的两倍。这是阻碍 NMOS LDO 在许多应用中使用的主要缺点。还值得注意的是，通常不建议使用本机阈值 NMOS 传输晶体管。这是因为跨工艺角这些器件很难完全关闭，导致 V reg 漂移。