带隙基准设计 A.指标设定 该带隙基准将用于给LDO提供基准电压，LDO的电源电压 变化范围为1.4V到3.3V，所以带隙基准的电源电压变化范围与 LDO的相同。LDO的PSR要受到带隙基准PSR的影响，故设计 的带隙基准要有高的PSR。由于LDO是用于给数字电路提供电源，所以对噪声要求不是很高。下表该带隙基准的指标。 电源电压1.4V~3.3V 输出电压0.4V 温度系数35ppm/℃ PSR@DC，@1MHz-80dB，-20dB 积分噪声电压（1Hz~100kHz）<1mV 功耗<25uA 线性调整率<0.01%
B.拓扑结构的选择 上图是传统结构的带隙基准，假设M 1~M尺寸相同，那么输 3 出电压为 R 2 V REF VlnNV BE T3 R 1 V是负温度系数，对温度求导数，得到公式（Razavi， BE Page313）： V BE3BE3(4)Tg/ VmVE TT q 其中， 3 m。如果输出电压为零温度系数，那么： 2 V REF V BE 3 TT k q lnN R 2 R 1 得到： kV BE(4m)V T E g/ R 3 2 lnN qRT 1 q 带入： R
2 V REF VlnNV BE T3 R 1 得到：
E g V REF(4m)V T q 在27°温度下，输出电压等于1.185V，小于电源电压1.4V，可这个电路并不能工作在1.4V电源电压下，因为对于带隙基准 里的运放来说，共模输入范围会受到电源电压限制，电源电压的最小值为： VDD min V BE VV 2GS_input_differential_pairover _drive_of_current_source 其中，V是三极管Q2的导通电压，V GS_input_differential_pair是运放差 BE2 分输入管对的栅源电压，V____是运放差分输入管对尾 overdriveofcurrentsource 电流源的过驱动电压。 对于微安级别的电流，可以认为： V GS V TH 这里将差分输入对的体和源级短接以减小失配，同时阈值电 压不会受到体效应的影响。假设差分对尾电流源的过驱动电压为 100mV，那么，电源电压的最小值为： VDD min V BE2V TH_input_differential_pair100mV 下表列出了smic.13工艺P33晶体管阈值电压和三极管的导通电压随Corner角和温度变化的情况： V-40°27°80° TH slow-826mV-755mV-699mV typical-730mV-660mV-604mV fast-637mV-567mV-510mV BJT的V-40°27°80° BE slow830mV720mV630mV typical840mV730mV640mV fast860mV750mV660mV 可以计算出在不同温度的Corner角下电源电压的最小值： VDD-40°27°80° min slow1.756V1.575V1.429V typical1.67V1.49V1.344V fast1.597V1.417V1.27V 可以看出，对于大部分情况，1.4V电源电压无法保证带隙基 准中运放的正常工作，所以必须改进电路结构，使其可以工作在 1.4V电源电压下。
带隙基准参数设计 基准源核心电路参数设计 首先，考虑两个三极管发射极面积之比N的选取。 由上述公式可知：N值越大，则R2/R3的比例就越小，从而可以减小电阻的版图面积。但是N值越大，也会导致三极管的静态电流增大。折中选取N=8，这样版图可以采用中心对称布局，有利于减少匹配误差。 假设选取的工艺下的三极管的电流大于1uA时，V BE的输出曲线较为平滑。从节省功耗的角度，假定流过三极管集电极的电流为1uA。 由上述公式可知，当N=8、IR3=1uA、T=300K时，计算得： 考虑到R1和R2的数值数倍于R3，则电阻值太大，消耗版图面积太大。因此，作为折中，选取R3为10K，电流值为5uA左右。 确定了以上参数后，考虑一阶补偿时R2的取值。 对上述公式在T0处求导可得：
令上式为零，即进行一阶补偿，可得： 化简得： 代入参数，V G0=1.205V，查图可知V EB1在5uA的偏执电流下约为716mV，300K温度下V T0=26mV，r=3.2，a=1（三极管的偏置电流为PTA T），N=8，计算得： 为了产生600mV的输出电压，需要调整R4的值。 由上式可以推出： 在T=300K条件下代入各值，求得R4=48.5K。考虑到各个电阻阻值偏大，故将各电阻设为高阻多晶型。然而，高阻多晶虽然有很高的方阻，但是工艺稳定性不太好，故后期的Trimming 工序是必不可少的。 最后，确定电流镜的尺寸。采用适当偏小的宽长比，可以提高电流镜的过驱动电压，进而可以减小电流镜阈值电压失配所带来的影响。另外，沟道长度调制效应也是一个重要影响因素，考虑到低压应用不能使用Cascode结构，可以增大器件的栅长来减小沟道长度调制效应的影响。但是过大的沟道长度会导致版图的面积的增加，需要在性能和版图面积之间做出折中。经过计算与迭代仿真，选取M1、M2和M3的宽长比为10um/1um。注意电流镜的版图设计中需采用中心对称布局以减小误差。 综上，通过理论分析，确定带隙核心电路的器件参数为：
一种带隙基准电路电压源设计 摘要：针对传统带隙基准源仅采用一阶温度补偿技术导致温度系数较差的问 题就需要采用高阶曲率补偿电路。曲率补偿的方法是通过在基准源输出电压上叠 加一个温度的指数函数，从而实现高阶补偿的目的。电路基于tsmc0.18um工艺，Candence行仿真。测试结果表明，温度由-40℃变化到125℃时,使用高阶温度补 偿后带隙基准电压的温度漂移系数为6.60ppm/℃电源抑制比62.81dB。 关键词：带隙基准电路、曲率补偿 引言 基准源是模拟电路或者数模混合信号集成电路的重要组成部分，基准源的建 立要求是与电源、工艺和温度无关的电压源或者电流源，基准源在整个电路或者 系统中通过对基准电压比来处理输入信号，此时基准的性能会直接影响电路或者 系统的性能。所以基准源应该具有的抗干扰能力，此时就要降低基准源的温度系数，同时保证有较大的抑制比。 一般的带隙基准电路只采用一阶温度补偿的策略来实现基准源的设计，但是 要降低温度系数，就要采用高阶温度补偿策略。把一阶线性电流引人三极管的集 电极，利用三级管基极-发射极电压的叠加得到产生一个具有高阶温度系数补偿 电流，然后将高阶温度系数补偿电流产生的电压与一阶温度补偿电流产生的电压 叠加实现多阶温度补偿，此外可以调整电阻的阻值来控制正带隙电压的温度特性，利用电路中的运放与负反馈来提高电路的电源电压抑制比。 1.电路设计 已知带隙基准是由正温度系数电压（PTAT）与负温度系数电压（CTAT）按照 一定比例组合产生与温度无关的基准电压（Vref）。传统基准源设计由pnp三极 管Q1与Q2的VBE之差产生了PTAT电压，再通过R1将PTAT电压转化为电流输出，然后利用运放出入端V+、V-相同输出电压为0V，运放将R1产生的PTAT电
带隙基准源原理简介 1.1基准电压源的几项主要性能指标 产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关、具有确定温度特性的直流电压。因此，基准的设计就是要解决以下两个问题：与电源无关的偏置和温度关系的确定。利用正温度系数电压和负温度系数电压，我们可以可以设计出一个令人满意的零温度系数的基准，这就是带隙基准电压源。下面我们来介绍基准电压源的几项主要性能指标。 1.1.1温度系数 温度系数(Temperature Coefficient,单位ppm/oC)是基准电压源在整个扫描的工作温度范围内，输出电压的最大值和最小值的差值，相对于正常输出电压的变化。温度系数表征基准电压源电路受温度变化影响的大小，性能优异的基准源电路设计具有非常小的温度系数。温度的变化而引起输出电压的变化，其单位表示为ppm/oC，计算公式如下所示： （2-1） 1.1.2电源抑制比 电源抑制比(PSRR：Power supply Rejeetion Ratio，单位：分贝或dB)在小信号情况下，基准电压源的输出变化量与电源电压的变化量之比。基准电压源电路的输出电压,既要受到环境温度的影响，而且还要受到电源电压噪声的影响。所以性能优良的基准电压源电路，能够很好的抑制电源电压对于电路的影响。 1.1.3线性调整率 在直流状态下，电源电压的波动对于基准源的影响程度。其公式为： （2-2） 1.1.4建立时间
从电源上电到基准源输出达到正常输出电压的那段时间。 1.2传统带隙基准源的基本原理和结构 1.1.1 概述 基准源在集成电路设计中是极其重要的基本单元电路，然后在不同的应用电路中经常需要设计不同的基准源。比如传统的带隙基准源电路，具有较低的温度系数、较低的电源电压以及可以与标准CMOS工艺兼容等等特点,成为一种广泛使用的典型基准源电路模块。设计基准电路的目的是为了建立一个与电源和工艺都无关，而且具有确定温度特性的电流或电压。由于许多工艺参数要随温度的改变而改变，所以如果所设计的基准源与温度没有关系的话，那么它与工艺也是没有关系的。 典型的带隙基准源的工作原理是，让两个具有相反温度系数的量以适当权重进行相加，那么所得结果就会是零温度系数。这两个相反的温度系数即：负温度系数和正温度系数。用负温度系数和正温度系数相互抵消，来达到温度补偿的目的。比如，对温度的改变有两个电压是互相反向变化的V1和V2的话,那么我们可以假设β1和β2使得β1?V1/ ?T + β2?V2/ ?T =0，这样就可以得到零温度系数电压基准，V Ref = β1V1 + β2?V2。如图2-1所示，其中V T是具有正温度系数的电压，V BE是具有负温度系数的电压，将这两个电压按照一定比例相加，就能够得到零温度系数的基准输出电压V Ref。 1.1.2正温度系数电压的产生原理 图2-1 典型带隙基准源原理图
带隙基准电路的设计 学生姓名： 学号： 专业班级：微电子学（卓越班） 指导教师： 二○一二年十二月十八
一、设计任务 设计一个低温漂的带隙基准电路。 二、设计目标 1．工作电压3.3v~5v 2．PSRR、小于-40dB@1000HZ 3．温漂<30ppm/℃ 4．静态功耗<40µA 5．运算放大器应该满足：增益>50dB，相位裕度>45º 三、设计过程 1.电路原理 图1带隙基准原理图 其中，MOS管M1-M3的宽长比相同，Q1由n个与Q2相同的晶体管并联而成。运放起嵌位作用。 对于一个双极性晶体管，我们可以写出其集电极电流公式为: BE T V V C S I I e ，其中
T kT V q = ，S I 为饱和电流，则可以推导出： S C T BE I I V V ln = 假设运算放大器的增益足够高，在忽略电路失调的情况下有： 1 n ln R V I T = 则带隙基准电压为： n V R R V R R n V V V T BE T BE REF ln ln 1 23213+=+ = （3） 其中，BE V 具有负温度系数，T V 具有正温度系数，这样，通过调节 n 和1 2 R R ，就可以使REF V 得到一个零温度系数的值。一般在室温下，有： / 1.5//0.087/EB T V T mV K V T mV K ∂∂≈-∂∂≈ 为了使 则 2.17ln 1 2 =n R R T BE REF V V V 2.173+= 2.运算放大器的设计 （1） （2） （4） （5） （6） （7）
3.参数的提取 取I=10µA，n=7根据（2）求得= 5.06K ，进而求得=44.8K。 M1、M2、M3取剩余栅压为0.2~0.4V. V 取W=L=1μm，I=10µA 求得NMOS的KP=100.897µA/2 V 同理得到PMOS的KP=31.08µA/2 三、仿真过程及结果 1.带隙基准电路 .lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' tt .lib'/home/fzu/hspice/models/cz6h_v28.lib' bip .param ccv=1ff .param r=53k m5 2 1 vdd vdd PENH m=1 w=1.68u l=0.7u m7 vo 1 vdd vdd PENH m=1 w=1u l=0.7u
1v附近下电源电压的运放和启动电路的 CMOS带隙基准电路设计 摘要----在数字ＣＭＯＳ技术中，带隙基准电路的设计提出了一些设计难题，因为电源电压低于硅带隙在电子伏下的电压（１．２ｖ）。有一种旨在解决由电源低压所引起的的主要问题的电流模式结构得到使用，但是应用在运放和专用启动电路中值得我们警惕。即使像耗尽型ＭＯＳ管这样的非标准器件有助于管理供电比例，它们也很少使用且不好控制。所以，他们必须避免放在一个具有高移植性的健全电路设计中。本文提出的这些电路可以适用于低压运放并解决了在达到合适电源电压偏置点的主要问题。在数字０．１８－０．３５μｍ技术中，一些带隙基准电路可以在最小电源电压的为０．９到１．５ｖ的情况下实现５００ｍｖ的标称输出。 关键词带隙基准ＣＭＯＳ集成电路低压设计电压基准 一导言 现在，模拟和数字电路都需要对温度敏感度低的基准电压生成器，比如ＤＲＡＭ和闪存芯片。因为传统的基准电源提供接近于硅带隙在电子伏下的电压，他不能用于最新的电源电压在１ｖ以下深亚微米中。曾经报道的采用电流模式的实现技术的ＣＭＯＳ带隙基准电源具有绕过电源电压限制的可能性。但是，这项技术需要最小２ｖ的电源电压（用耗尽型ＭＯＳＴｓ提供），而且需要额外增加一个在模拟和混合电路中很少使用的复位电源信号。最近报道了采用ＢｉＭＯＳＥ技术的电流模式带隙基准电源，但是低压运放不能用于数字ＣＭＯＳ技术中。本文将会讨论低压带隙基准电源设计和提出一些有用的电路技术。此外，还提出了一些在０．１８－０．３５μｍＣＭＯＳ技术的实现最小供电电源从０．９－１．５ｖ的技术。 二ＣＭＯＳ带隙基准电源 在带隙基准电源中，对温度低敏感的输出电压由加在ｐｎ结上的电压和与温度成正比的相加得到。设输出电压Ｖbg大致与硅带隙在电子伏下的电压相等，有可能抵消它的温度敏感性。在CMOS，采用竖向PNP的双极晶体管。由于输出电压为1.2v，这种结构不能用于最新的的CMOS 技术中，这种技术的电源电压从1.8V（0.18μm）到1.2V（0.13μm），到下一代技术规模中，将会降到0.9V。使用pn结二极管代替非标准设备可以应对逐渐减小的电源电压，但是再现性、可移植性差，以及需要非标准设备。相反，通过使用电阻，我们可以实现0.7v的亚1v输出电压。但是，这项技术不适用于工作在温度变化范围很大的高精度基准电源，因为降低由电阻得到的电压会大大增加曲率错误。在Fig1中的低压电流模式带隙基准电源，X和Y节点的电源通过运放保持相等，因为R1=R2,I1b=I2bb.因为通过M1和M2的电流也相等，I1a=I2a，R3的压降是（kT/q）ln（N）。由此，通过M2的电流Ib为（1/R3）(kT/q)ln(N)+Vd1/R2,二极管上的压降Vd1恒等于Vx。第一个贡献正比于绝对温度，但是第二个随温度升高的电压：通过选择N，R2和R3是dIb/dT约等于0，一个对温度敏感度低的任意Vref可
论文题目：带隙基准源电路与版图设计 摘要 基准电压源具有相对较高的精度和稳定度，它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个系统的精度和性能。模拟电路使用基准源，或者是为了得到与电源无关的偏置，或者为了得到与温度无关的偏置，其性能好坏直接影响电路的性能稳定，可见基准源是子电路不可或缺的一部分，因此性能优良的基准源是一切电子系统设计最基本和最关键的要求之一，而集成电路版图是为了实现集成电路设计的输出。本文的主要目的是用BiCMOS工艺设计出基准源电路的版图并对其进行验证。 本文首先介绍了基准电压源的背景发展趋势及研究意义，然后简单介绍了基准电压源电路的结构及工作原理。接着主要介绍了版图的设计，验证工具及对设计的版图进行验证。 本设计采用40V的0.5u BiCMOS工艺库设计并绘制版图。仿真结果表明，设计的基准电压源温度变化为-40℃~~85℃，输出电压为2.5V及1.25V。最后对用Diva 验证工具对版图进行了DRC和LVS验证，并通过验证，表明本次设计的版图符合要求。 关键字：BiCMOS，基准电压源，温度系数，版图
Subject: Research and Layout Design Of Bandgap Reference Specialty: Microelectronics Name: Zhong Ting (Signature)＿＿＿＿Instructor: Liu Shulin (Signature)＿＿＿＿ ABSTRACT The reference voltage source with relatively high precision and stability, temperature stability and noise immunity affect the accuracy and performance of the entire system. Analog circuit using the reference source, or in order to get the bias has nothing to do with power, or in order to be independent of temperature, bias, and its performance directly affects the performance and stability of the circuit shows that the reference source is an integral part of the sub-circuit, excellent reference source is the design of all electronic systems the most basic and critical requirements of one of the IC layout in order to achieve the output of integrated circuit design. The main purpose of this paper is the territory of the reference circuit and BiCMOS process to be verified. This paper first introduces the background of the trends and significance of the reference voltage source, and then briefly introduced the structure and working principle of the voltage reference circuit. Then introduces the layout design and verification tools to verify the design of the territory. This design uses a 40V 0.5u BiCMOS process database design and draw the layout.The simulation results show that the design of voltage reference temperature of -40 ° C ~ ~ 85 ° C, the output voltage of 2.5V and 1.25V. Finally, the Diva verification tool on the territory of the DRC and LVS verification, and validated, show that the territory of the design meet the
基本带隙基准电压源设计 一、实验要求 1、设计出基本的带隙基准 2、设计出低压带隙基准 二、实验目的 1、掌握PSPICE的仿真 2、熟悉带隙基准电压设计的原理 三、实验原理 模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压或电流。要实现基准电压源所需解决的主要问题是如何提高其温度抑制与电源抑制，即如何实现与温度有确定关系且与电源基本无关的结构。由于在现实中半导体几乎没有与温度无关的参数，因此只有找到一些具有正温度系数和负温度系数的参数，通过合适的组合，可以得到与温度无关的量，且这些参数与电源无关。 负温度系数电压：双极性晶体管的基极-发射极电压，或者更一般的说，p-n 结二极管的正向电压，具有负的温度系数。 正温度系数电压：如果两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下，那么它们的基极-发射极电压的差值与绝对温度成正比，且正温度系数与温度或集电极电流的特性无关。 利用上面得到的正、负温度系数的电压，通过合适的组合，我们就可以设计出一个零温度系数的基准。由于这个基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。 1、基本带隙基准 1.1基本的原理图如图1所示：
图1 基本带隙基准原理图 其中，MOS 管M1-M3的宽长比相同，Q1由n 个与Q2相同的晶体管并联而成。运放起嵌位作用，使得X 点和Y 点稳定在近似相等的电压。 1.2带隙电压公式推导： 对于一个双极性晶体管，我们可以写出其集电极电流公式为:BE T V V C S I I e =，其中 T kT V q = ，S I 为饱和电流，则可以推导出： ln C EB T S I V V I =。 假设运算放大器的增益足够高，在忽略电路失调的情况下有： 21 122 EB EB R R V V I I R -== 2 ln ln C C T T S S I I V V I nI R -= 2 ln T V n R = 则带隙基准电压为： （1） （2）
《模拟CMOS集成电路设计》---与电源无关的电流源课程设计 院系：电子与信息工程学院 专业：电子09-2 姓名：王艳强 学号：0906040221 指导教师：李书艳
摘要 模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。而与温度关系很小的电压基准被证实在许多模拟电路中是必不可少的。值得注意的是，因为大多数工艺参数是随温度变化的，所以如果一个基准是与温度无关的，那么通常它也是与工艺无关的。采用Hspice软件进行仿真，仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。 关键词：CMOS集成电路；带隙基准；偏置；温度系数；仿真；工艺 综述 我们所使用的偏置电流和电流镜都隐含地假设可以得到一个“理想的”基准电流，如果忽略一些管子的沟道长度调制效应时电流就可以保持与电源电压无关。电压基准源是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定的参考电压源。它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。 随着电路系统结构的进一步复杂化，对模拟电路基本模块，如A/D、D/A转换器、滤波器以及锁相环等电路提出了更高的精度和速度要求，这样也意味着系统对其中的电压基准源模块提出了更高的要求。另外，电压基准源是电压稳压器中的一个关键电路单元，它也是DC-DC转换器中不可缺少的组成部分；在各种要求较高精度的电压表、欧姆表、电流表等仪器中都需要电压基准源。 微电子技术不断发展，目前常用的集成电路工艺大体上可分为双极型/HBT、MESFET/HEMT、CMOS和BiCMOS四大类型。其中，双极型工艺是集成电路中最早成熟的工艺，CMOS工艺技术是在PMOS与NMOS工艺基础上发展起来的，已经逐渐发展成为当代VLSI（超大规模集成电路）工艺的主流工艺技术。双极型集成电路具有较快的器件速度，适合高速电路设计，但相对来说，器件功耗较大；而CMOS电路具有功耗低、器件面积小、集成密度大的优点，但是器件速度较低。BiCMOS技术增强了在CMOS技术提供的双极型晶体管的性能，这使其在模拟电路设计中具有潜力。由于CMOS工艺中“按比例缩小理论”的不断发展，器件尺寸按比例缩小使得CMOS电路的工作速度得到不断地提高，在模拟集成电路的设计中CMOS技术逐渐可以与双极型技术抗衡。近年来，模拟集成电路设计技术随着CMOS工艺技术以其得到飞速的发展，片上系统已经受到学术界及工业界广泛关注。由于SOC要求很高的集成度，而CMOS工艺的特点正好符合了这种需求，因此，用CMOS技术来设计电路越来越成为集成电路的发展趋势。 设计过程 1 电路结构设计 1.1 启动电路设计 为了避免基准源工作在不必要的零点上，我们设计了启动电路
熟悉模拟电路的人可能都知道，这里所说的bandgap，指的就是带隙基准电路。 关于这个话题，我想了很久，究竟把它放在什么样的位置合适？因为在模拟IC的过程中，Bandgap总是在这里或那里出现，充当不同的功能模块。我觉得它是基础的基础，但也因为是基础，感觉更难去把这个话题说清楚。 好在有很多参考书中都有对这一章节的详细阐述，我也不再多说关于工作原理这些方面东西了。模型就在那里，推导的思路也很清楚。如果有需要可以去书里参考以下。 假设我们都很清楚地了解了bandgap的工作原理，也已经通过一些仿真工具模拟出了想要的性能指标，那我想可不可以再回过头来问自己这样几个问题： 1．关于bandgap电路模型的推导过程，其中忽略了那些非理想因素？ 2．电路对MOS管，对RES（电阻），对NPN（PNP）管的特性提出怎样的要求？ 3．Bandgap电路中出现的放大器，哪些性能指标是较为重要的，影响bandgap输出精度的？ 4．工艺偏差，工作环境变化，电源变化会对bandgap电路造成怎样的影响？ 能够容忍吗？ 5．电路中有一条正反馈和一条负反馈通路，如何保证电路工作稳定，不发生震荡？ 6．电路能够正常启动吗？需要多长的时间建立工作点和达到稳定输出？ 能满足系统的时间要求吗？ 7．bandgap的输出负载是怎样的类型？Bandgap的输出是否有足够的驱动能力？怎样处理输出和负载之间的接口问题？ 在设计你的bandgap的时候，你是否仔细考虑过了上面提到的问题，也清楚地知道了答案？如果没有，那就再从头开始再熟悉一遍吧，直到你能回答出来。
这些问题可能在了解bandgap的工作原理时是注意不到的，但在设计bangap 的过程中，会逐步地暴露出来。只有很好地解答了上面一些问题，我们才算是基本掌握了bandgap设计的一些准则。而bandgap的精确设计，还远远不止这些。 1.推导过程忽略的东西书本上都有，仔细看看 2.可以假设各种元件存在非理想因素，再对照bandgap公式和推导过程忽略的因素看看会造成什么影响，有多大影响。再据此折合到元件特性要求上去 3.看bandgap做通信系统用还是用在高精度AD/DA中了，运放的非理想因素就书上那些，主要看静态非理想特性对bandgap的公式推导会造成什么影响 4.这个仿真就知道了。具体情况得看你的运用环境要求。不能容忍自然要寻找高精度的设计方案，或者采取特殊措施比如trimming 5.这个当然是要负反馈环路增益大于正反馈环路增益。稳定与否就要看你的剩余负反馈环路相位裕度做得如何了。 6.bandgap一般要加启动电路吧。建立和稳定时间跟你的启动电路有关，也跟bandgap的电流大小有关。可根据系统要求确定这些电学参数的大小，不要只考虑功耗。 7. 一般bandgap的驱动能力不够，需要在输出接buffer模块，可产生不同的基准电压，因此带载一般可视为容性负载，且容质不大。buffer也起到了隔离bandgap与后级负载的作用。 ---------------------------------------- 问题： 1、输出电压曲线是不是一定往上凸啊！？有没有可能是凹的呢？
一种高PSR CMOS带隙基准电路设计 贺志伟;姜岩峰 【摘要】为了降低芯片电路功耗，电源电压需要不断的减小，这将导致电源噪声 对基准电压产生严重影响。为此针对这一问题进行相关研究，采用SMIC 0.18μm 工艺，设计出一种低功耗、低温度系数的高PSR带隙基准电压源。仿真结果表明，该设计带隙基准源的PSR在50 kHz与100 kHz分别为-65.13 dB和-53.85 dB；在2~6 V电源电压下，工作电流为30μA，温度系数为30.38 ppm/℃，电压调整率为71.47μV/V。该带隙基准适用于在低功耗高PSR性能需求的LDOs电路中应用。%The power supply voltage needs to be constantly decreased to meet the requirement of reducing the low-power consumption of IC,but it may lead to the negative impact of power supply noise on the reference voltage. A low-power consump-tion bandgap voltage reference with high PSR (power supply rejection) and low-temperature coefficent was design based on in SMIC0.18μm process. The simulation results show that the PSR of the bandgap reference source is -65.13 dB at 50 kHz and -53.85 dB at 100 kHz respectively;at 2~6 V supply voltage,the supply current is 30 μA,the temperature coefficient is 30.38 ppm/℃,and the voltage regulation rate is 71.47 μV/V. The bandgap voltage reference is suitable for LDOs circuit which has the requirements of low-power consumption and high PSR. 【期刊名称】《现代电子技术》 【年(卷),期】2014(000)013
带隙基准电流源设计 引言： 在集成电路设计中，带隙基准电流源是一种常见的电路结构，用于提供稳定的电流输出。带隙基准电流源的设计对于保证整个电路系统的可靠性和精确性至关重要。本文将介绍带隙基准电流源的原理和设计方法，并探讨其在集成电路中的应用。 一、带隙基准电流源的原理 带隙基准电流源是一种基于半导体材料带隙特性的电路结构。其原理基于带隙温度系数与电流温度系数之间的相互抵消关系。通过合理选择材料和电路结构，可以实现温度稳定的电流输出。 带隙基准电流源的核心是基于PN结的温度补偿电流源和带隙参考电压源。PN结的电流与温度有一定的关系，可以通过调整电流的比例关系来实现温度补偿。而带隙参考电压源则是利用半导体材料的带隙特性，通过电压比较和反馈控制，实现稳定的参考电压输出。 二、带隙基准电流源的设计方法 1. 材料选择：选择具有合适的带隙特性的半导体材料作为基准电流源的材料。常用的材料有硅、砷化镓等。 2. 电路结构设计：根据电流要求和温度系数要求，设计合适的电路结构。常见的结构有温度补偿电流源和带隙参考电压源的组合。 3. 温度补偿：选择合适的电流比例关系，使得温度对电流的影响可
以被抵消或补偿。可以采用电阻、二极管等元件来实现温度补偿。 4. 反馈控制：利用比较电路和反馈控制电路，保持带隙参考电压的稳定输出。可以采用运算放大器、比较器等元件来实现反馈控制。 三、带隙基准电流源在集成电路中的应用 带隙基准电流源在集成电路设计中有广泛的应用。其中，最常见的应用是作为模拟电路中的参考电流源和校准电流源。例如，在模拟信号处理电路中，带隙基准电流源可以作为运放的偏置电流源，提供稳定的工作点。在高精度的ADC（模数转换器）中，带隙基准电流源可以作为参考电流源，提供准确的参考电流。 带隙基准电流源还可以用于温度传感器、电流源和电压源的校准等应用。在这些应用中，带隙基准电流源的稳定性和准确性对于整个系统的性能至关重要。 总结： 带隙基准电流源是集成电路设计中常用的电路结构，用于提供稳定的电流输出。其原理基于带隙温度系数与电流温度系数之间的相互抵消关系。通过合理选择材料和电路结构，可以实现温度稳定的电流输出。带隙基准电流源在集成电路中有广泛的应用，可以作为模拟电路中的参考电流源和校准电流源，以及温度传感器、电流源和电压源的校准等应用。在集成电路设计中，带隙基准电流源的设计是关键的一步，对于保证整个电路系统的可靠性和精确性具有重要
精品资料 带隙基准电路设计 ........................................
帯隙基准电路设计 （东南大学集成电路学院） 一.基准电压源概述 基准电压源(Reference Voltage)是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定度的参考电压源，它是模拟和数字电路中的核心模块之一，在DC/DC，ADC，DAC以及DRAM等集成电路设计中有广泛的应用。它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。模拟电路使用基准源，是为了得到与电源无关的偏置，或是为了得到与温度无关的偏置，其性能好坏直接影响电路的性能稳定。在CMOS技术中基准产生的设计，着重于公认的“帯隙”技术，它可以实现高电源抑制比和低温度系数，因此成为目前各种基准电压源电路中性能最佳、应用最广泛的电路。 基于CMOS的帯隙基准电路的设计可以有多种电路结构实现。常用的包括Banba和Leung结构带薪基准电压源电路。在综合考虑各方面性能需求后，本文采用的是Banba结构进行设计，该结构具有功耗低、温度系数小、PSRR高的特点，最后使用Candence软件进行仿真调试。 二.帯隙基准电路原理与结构
1.工作原理 带隙基准电压源的设计原理是根据硅材料的带隙电压与电源电压和温度无关的特性，通过将两个具有相反温度系数的电压进行线性组合来得到零温度系数的电压。用数学方法表示可以为：2211V V V REF αα+=，且 02211=∂∂+∂∂T V T V αα。 1).负温度系数的实现 根据双极性晶体管的器件特性可知，双极型晶体管的基极-发射极电压BE V 具有负温度系数。推导如下： 对于一个双极性器件，其集电极电流)/(exp T BE S C V V I I =，其中q kT V T /=，约为0.026V ，S I 为饱和电流。根据集电极电流公式，得到： S C T BE I I V V ln = (2.1) 为了简化分析，假设C I 保持不变，这样： T I I V I I T V T V S S T S C T BE ∂∂-∂∂=∂∂ln (2.2) 根据半导体物理知识可知： kT E bT I g m S -=+exp 4 (2.3) 其中b 为比例系数，m ≈−3/2，Eg 为硅的带隙能量，约为1.12eV 。得到： )()(exp )(exp )4(243kT E kT E bT kT E T m b T I g g m g m S ⋅-+-+=∂∂++ (2.4)