0引言 随着集成电路规模不断扩大，尤其是芯片系统集成技术的提出，对模拟集成电路基本模块(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，这也就意味着系统对其中的基准源模块提出了更高的要求。 用于高速高精度A DC的片内电压基准源不仅要满足A DC精度和采样速率的要求，并应具有较低的温度系数和较高的电源抑制比，此外，随着低功耗和便携的要求，A DC也在朝着低压方向发展，相应的基准源也要满足低电源电压的要求。 本文分析了基准源对流水线A DC精度的影响，并建立了相应的模型，确定了高速高精度A DC对电压基准源的性能要求。 给出了基于1.8 V的低电源电压，并采用结构简单的VBE非线性二阶补偿带隙基准源的核心电路，该补偿方式可以实现较低的温度系数，能满足高速高精度A DC的要求。箝位运放采用一种低噪声两级运算放大器，该运放可提供小于0.02 mV 的失调电压，因而保证了基准源的补偿精度。为了提高基准源的电源抑制比，本文除采用常用的共源共栅电流镜技术以外，还设计了一种简单有效的电源抑制比提高电路，从而使得基准源的电源抑制比有了较大提高。 1 电压基准源影响的建模分析 在Pipelined A DC系统中，基准源的主要作用是为子A DC提供比较电平，同时为MD A C提供残差电压。差分基准电压源发生偏移会导致子A DC比较电平和MDA C残差电压发生变化。而通过引入冗余位矫正技术可大大减小差分基准电压源所引起的比较电平变化对系统指标造成的影响，但是，MDA C残差电压变化的影响却无法消除，系统的转移特性曲线仍将会发生变化，从而造成系统指标下降。其中基准电压源的偏移主要来源于温度和电源电压的影响。 下面分析基准电压源温度漂移特性对DNL的影响。一般情况下，实际相邻输出与理想相邻输出之间的偏差可以表示为： 对于首级精度为3.5位的12位A DC，在-40℃～85℃的温度范围内，对温度要求最严格的比较器一般要求基准电压源的最大温漂不超过(7／8)V diff。 根据下列两式： 可以得到DNL对基准电压源温度系数的要求，即温度系数T C≤6.84 ppm／℃。式中，V T0为室温25℃时的基准电压值。
如何为您的ADC选择最合适的基准电压源和放大器 主题: 驱动精密ADC：如何为您的ADC选择最合适的基准电压源和放大器? 在线问答: [问：callhxw] 如何评定一颗ADC非线性？丢码？ [答：Jing] you can use ADC"s INL and DNL parameter to evaluate the non-linearity and you can also use ENOB parameter to check code loss. Thanks!Generally ENOB releated with ADC"s SNR [2006-2-28 10:32:08] [问：吉星] 在差分输入时，不考虑直流，使用差分放大器和变压器哪个更好．[答：Mariah] Transformer is better for the better noise and distortion performance, especially in very high frequencies. [2006-2-28 10:32:14] [问：Jane Yang] 请问应如何处理板级噪声对于高精度AD的影响？特别是输入部分的噪声？ [答：Jing] This is a good question and it"s very difficult to answer. Generally, You should consider all the input noise derived from sensor/AMP/BUFFER. You can also use a LPF to reduce the input noise. Remember the BGP of AMP should be 100x of ADC"s throughput. Thanks! [2006-2-28 10:34:30] [问：石林艳] AD变换的参考基准源很重要，对模拟供电电源和数字供电电源的要求也很高吗 [答：Rui] 模拟供电电源，和数字供电电源相对基准源来说，精度要求相对较低，一般情况下用10uF的电容和0.1uF滤波即可。 [2006-2-28 10:34:31] [问：zcs_1] 请解释一下，分辨率和转换精度之间的区别 [答：Mariah] For conversion accuracy, it involves many aspecs. For example, INL, DNL, offset, gain error. [2006-2-28 10:34:46] [问：Leemour] 對不起能否講一下什麼是：RAIL TO RAIL，這個我一直不太明白。 [答：Xiangquan] 轨到轨指输入轨到轨，或输出轨到轨，具体指的是输入信号或者输出信号的范围基本接近于电源，譬如电源是+-5V，输入信号或输出信号可以达到+-4.9几V以上 [2006-2-28 10:35:25] [问：jlwg] 很多种adi的a/d转换器件都自带有标准电压源，请问是使用器件自带的标准电压源好还是另外使用独立的标准电压源更精确？ 另外使用ad7710时，每次转换通道后的第一次转换结果是否是有效的？ [答：Troy] Use an independant reference to get the highest accuracy and lowest temperature drift. It depends on how much accuracy your application needs over temperature. [2006-2-28 10:37:14] [问：xwlcba] 您提到驱动AD的运放增益带宽积要求大于100倍采样速率,请问对运放的转换速率有何具体要求? [答：Troy] To get the lowest distortion (THD), we recommend using an amplifier with at least 100x gain-bandwidth product greater than the sample rate. [2006-2-28 10:39:36] [问：bly1979m] 本人最近做了一个项目用于精确测量温度的，就用到了这两种器件！请推荐几款贵司产品？并说说它的大概价格是多少？ [答：Jing] It"s depend on the accuracy of your system requirement. I am
哈尔滨理工大学 软件学院 课程设计报告 课程大三学年设计 题目带隙基准电压源设计 专业集成电路设计与集成系统班级集成10-2 班 学生唐贝贝 学号1014020227 指导老师董长春 2013年6月28日
目录 一.课程设计题目描述和要求………………………………………… 二.课程设计报告内容………………………………………………… 2.1课程设计的计算过程…………………………………………. 2.2带隙电压基准的基本原理……………………………………. 2.3指标的仿真验证结果…………………………………………. 2.4 网表文件……………………………………………………… 三.心得体会……………………………………………………………四．参考书目………………………………………………………….
一．课程设计题目描述和要求1.1电路原理图： (1).带隙基准电路 (2).放大器电路
1.2设计指标 放大器：开环增益：大于70dB 相位裕量：大于60度 失调电压：小于1mV 带隙基准电路：温度系数小于10ppm/C ? 1.3要求 1>手工计算出每个晶体管的宽长比。通过仿真验证设计是否正确，是否满足指标的要求，保证每个晶体管的正常工作状态。 2>使用Hspice 工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，失调电压）等。 3>每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。 4>完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。 5>相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE 手册。 二. 课程设计报告内容 由于原电路中增加了两个BJT 管，所以Vref 需要再加上一个Vbe ，导致最后结果为(ln )8.6M n β??≈，最后Vref 大概为1.2V ，且电路具有较大的电流，可以驱动较大的负载。 2.1课程设计的计算过程 1> M8，M9，M10，M11，M12，M13宽长比的计算 设Im8=Im9=20uA (W/L)8=(W/L)9=20uA 为了满足调零电阻的匹配要求，必须有Vgs13=Vgs6 ->因此还必须满足(W/L)13=(Im8/I6)*(W/L)6 即(W/L)13/(W/L)6=(W/L)9/(W/L)7 取(W/L)13=27 取(W/L)10=(W/L)11=(W/L)13=27 因为偏置电路存在整反馈，环路增益经计算可得为1/(gm13*Rb)，若使环路
电压基准芯片的参数解析及应用技巧 电压基准芯片是一类高性能模拟芯片，常用在各种数据采集系统中，实现高精度数据采集。几乎所有电压基准芯片都在为实现“高精度”而努力,但要在各种不同应用场合真正实现高精度，则需要了解电压基准的内部结构以及各项参数的涵义，并要掌握一些必要的应用技巧。 电压基准芯片的分类 根据内部基准电压产生结构不同，电压基准分为：带隙电压基准和稳压管电压基准两类。带隙电压基准结构是将一个正向偏置PN结和一个与VT（热电势）相关的电压串联，利用PN结的负温度系数与VT的正温度系数相抵消实现温度补偿。稳压管电压基准结构是将一个次表面击穿的稳压管和一个PN结串联，利用稳压管的正温度系数和PN结的负温度系数相抵消实现温度补偿。次表面击穿有利于降低噪声。稳压管电压基准的基准电压较高(约7V)；而带隙电压基准的基准电压比较低，因此后者在要求低供电电压的情况下应用更为广泛。 根据外部应用结构不同，电压基准分为：串联型和并联型两类。应用时，串联型电压基准与三端稳压电源类似，基准电压与负载串联；并联型电压基准与稳压管类似，基准电压与负载并联。带隙电压基准和稳压管电压基准都可以应用到这两种结构中。串联型电压基准的优点在于,只要求输入电源提供芯片的静态电流，并在负载存在时提供负载电流；并联型电压基准则要求所设置的偏置电流大于芯片的静态电流与最大负载电流的总和，不适合低功耗应用。并联型电压基准的优点在于，采用电流偏置，能够满足很宽的输入电压范围，而且适合做悬浮式的电压基准。 电压基准芯片参数解析 安肯（北京）微电子即将推出的ICN25XX系列电压基准，是一系列高精度，低功耗的串联型电压基准，采用小尺寸的SOT23-3封装，提供1.25V、2.048V、2.5V、3.0V、3.3V、4.096V输出电压,并提供良好的温度漂移特性和噪声特性。
电压基准源的选择 在DAC和DAC里面都有电压基准源，它可以是芯片内部提供的基准也可以是外接的电压基准芯片。 基准源的类型 两种常见的基准源是齐纳和带隙基准源。齐纳基准源通常采用两端并联拓扑；带隙基准源通常采用三端串连拓扑。选择依据如下表： 并联结构的齐纳基准与串联结构的带隙基准的对照表。 表1.电压基准对照表 齐纳二极管缺点: 1)精确度达不到高精度应用的要求，而且，很难胜任低功耗应用的要求。例如： BZX84C2V7LT1，它的击穿电压，即标称基准电压是2.5V，在2.3V至2.7V 之间变化，即精确度为±8%，这只适合低精度应用。 2)齐纳基准源的另一个问题是它的输出阻抗。上例中器件的内部阻抗为5mA 时100Ω和1mA时600Ω。非零阻抗将导致基准电压随负载电流的变化而发生变化。选择低输出阻抗的齐纳基准源将减小这一效应。 所以在高精度应用的场合通常用带隙基准源。如14bit，210MSPS（刷新速率 UpDate Rate）的DAC9744内部就带一个2.1V的带隙基准源。
AD9744内部基准源配置 AD9744外部基准源配置 AD9744基准源配置管脚 （这个是AD9742的基准源配置管脚，AD9744的我怀疑错了，AD9742是与AD9744同系列的，一样管脚，只是AD9742是12bit，AD9744 16bit） REFLO——内部参考基准源地端。当使用内部1.2V参考基准源时，接AGND。当使用外部参考源时，接AVDD REFIO——参考基准源输入输出/输入端。 REFLO=AVDD，内部参考基准源无效，REFIO用作外部参考基准源输入。 REFLO=AGND=ACOM，REFIO用作内部基准源1.2V输出（100nA），REFIO 接0.1μF接ACOM(AGND)。
摘要 集成电路版图是集成电路系统与集成电路工艺之间的中间重要环节，集成电路版图设计是指把一张经过设计的电路图转变为用于集成电路制造的光刻掩膜版图形，再经过相应的工艺加工制造出能够实际应用的集成电路芯片。版图设计的优劣直接影响电路生成的芯片的成品率及可靠性。而集成电路中的基准电压源可以在温度和电压不断变化的环境中保持相对稳定的参考电压,基准电压源的性能直接影响到整个系统的精度和性能。因此,低压基准电压源版图设计具有非常有意义。 本文基于Cadence软件版图设计平台,采用的是XiYue 3um 40V Bipolar Design Rule。设计的版图元件包括NPN、PNP、二极管、电阻、电容。本次设计的主要目的是熟练使用cadence版图设计软件，熟悉电路知识和版图设计规则，掌握基本元器件的内部结构及版图画法，学会布局布线及其优化，从而掌握版图设计方法。 本次设计的版图顺利通过DRC和LVS验证，表明本版图设计符合要求。 关键词 cadence软件,版图设计,TL431 Subject: The Layout Design of Low-voltage reference voltage source circui Specialty: Microelectronics Name:Yuan XiaoWei (Signature)＿＿＿＿ Instructor:Liu ShuLin (Signature)＿＿＿＿ Abstract The IC layout is in the middle of an essential link between the IC system
0 引言 基准电压是集成电路设计中的一个重要部分，特别是在高精度电压比较器、数据采集系统以及A／D和 D／A转换器等中，基准电压随温度和电源电压波动而产生的变化将直接影响到整个系统的性能。因此，在高精度的应用场合，拥有一个具有低温度系数、高电源电压抑制的基准电压是整个系统设计的前提。传统带隙基准由于仅对晶体管基一射极电压进行一阶的温度补偿，忽略了曲率系数的影响，产生的基准电压和温度仍然有较大的相干性，所以输出电压温度特性一般在20 ppm／℃以上，无法满足高精度的需要。 基于以上的要求，在此设计一种适合高精度应用场合的基准电压源。在传统带隙基准的基础上利用工作在亚阈值区MOS管电流的指数特性，提出一种新型二阶曲率补偿方法。同时，为了尽可能减少电源电压波动对基准电压的影响，在设计中除了对带隙电路的镜相电流源采用cascode结构外还增加了高增益反馈回路。在此，对电路原理进行了详细的阐述，并针对版图设计中应该的注意问题进行了说明，最后给出了后仿真结果。 l 电路设计 1．1 传统带隙基准分析 通常带隙基准电压是通过PTAT电压和CTAT电压相加来获得的。由于双极型晶体管的基一射极电压Vbe呈负温度系数，而偏置在相同电流下不同面积的双极型晶体管的基一射极电压之差呈正温度系数，在两者温度系数相同的情况下将二者相加就得到一个与温度无关的基准电压。 传统带隙电路结构如图1所示，其中Q2的发射极面积为Q1和Q3的m倍，流过Q1～Q3的电流相等，运算放大器工作在反馈状态，以A，B两点为输入，驱动Q1和Q2的电流源，使A，B两点稳定在近似相等的电压上。
假设流过Q1的电流为J，有： 由于式(5)中的第一项具有负温度系数，第二项具有正温度系数，通过调整m值使两项具有大小相同而方向相反的温度系数，从而得到一个与温度无关的电压。理想情况下，输出电压与电源无关。 然而，标准工艺下晶体管基一射极电压Vbe随温度的变化并非是纯线性的，而且由于器件的非理想性，输出电压也会受到电源电压波动的影响。其中，曲线随温度的变化主要取决于Vbe自身特性、集电极电流和电路中运放的失调电压，Vbe
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 I
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 requirements. Keywords: BiCMOS，band gap , temperature coefficient, layout II
带隙电压基准源的设计与分析 摘要介绍了基准源的发展和基本工作原理以及目前较常用的带隙基准源电路结构。设计了一种基于Banba结构的基准源电路，重点对自启动电路及放大电路部分进行了分析，得到并分析了输出电压与温度的关系。文中对带隙电压基准源的设计与分析，可以为电压基准源相关的设计人员提供参考。可以为串联型稳压电路、A／D和D／A转化器提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。 基准源广泛应用于各种模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成芯片中，其精度和稳定性直接决定整个系统的精度。在模／数转换器(ADC)、数／模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)等集成电路设计中，低温度系数、高电源抑制比(PSRR)的基准源设计十分关键。 在集成电路工艺发展早期，基准源主要采用齐纳基准源实现，如图1(a)所示。它利用了齐纳二极管被反向击穿时两端的电压。由于半导体表面的沾污等封装原因，齐纳二极管噪声严重且不稳定。之后人们把齐纳结移动到表面以下，支撑掩埋型齐纳基准源，噪声和稳定性有较大改观，如图1(b)所示。其缺点：首先齐纳二极管正常工作电压在6～8 V，不能应用于低电压电路；并且高精度的齐纳二极管对工艺要求严格、造价相对较高。 1971年，Widlar首次提出带隙基准结构。它利用VBE的正温度系数和△VBE的负温度系数特性，两者相加可得零温度系数。相比齐纳基准源，Widlar型带隙基准源具有更低的输出电压，更小的噪声，更好的稳定性。接下来的1973年和1974年，Kujik和Brokaw分别提出了改进带隙基准结构。新的结构中将运算放大器用于电压钳位，提高了基准输出电压的精度。 以上经典结构奠定了带隙基准理论的基础。文中介绍带隙基准源的基本原理及其基本结构，设计了一种基于Banba结构的带隙基准源，相对于Banba结构，增加了自启动电路模块及放大电路模块，使其可以自动进入正常工作状态并增加其稳定性。 1 带隙基准源工作原理 由于带隙电压基准源能够实现高电源抑制比和低温度系数，是目前各种基准电压源电路中性能最佳的基准源电路。 为得到与温度无关的电压源，其基本思路是将具有负温度系数的双极晶体管的基极-发射极电压VBE与具有正温度系数的双极晶体管VBE的差值△VBE以不同权重相加，使△VBE 的温度系数刚好抵消VBE的温度系数，得到一个与温度无关的基准电压。图2为一个基本的CMOS带隙基准源结构电路。
带隙基准设计实例-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
带隙基准电路的设计 基准电压源是集成电路中一个重要的单元模块。目前,基准电压源被广泛应用在高精度比较器、A/ D 和D/ A 转换器、动态随机存取存储器等集成电路中。它产生的基准电压精度、温度稳定性和抗噪声干扰能力直接影响到芯片,甚至整个控制系统的性能。因此,设计一个高性能的基准电压源具有十分重要的意义。自1971 年Robert Widla 提出带隙基准电压源技术以后,由于带隙基准电压源电路具有相对其他类型基准电压源的低温度系数、低电源电压,以及可以与标准CMOS 工艺兼容的特点,所以在模拟集成电路中很快得到广泛研究和应用。 带隙基准是一种几乎不依赖于温度和电源的基准技术,本设计主要在传统电路的基础上设计一种零温度系数基准电路。 一 设计指标： 1、 温度系数：ref F V TC V T ?=? 2、 电压系数：ref F dd V VC V V ?=? 二 带隙基准电路结构：
三 性能指标分析 如果将两个具有相反温度系数（TCs ）的量以适合的权重相加，那么结果就会显示出零温度系数。在零温度系数下，会产生一个对温度变化保持恒定的量V REF 。 V REF = a 1V BE + a 2V T ㏑(n) 其中, V REF 为基准电压, V BE 为双极型三极管的基极-发射极正偏电压, V T 为热电压。对于a 1和a 2的选择，因为室温下/ 1.5m /BE T V V K ??≈-,然而/0.087m /T V T V K ??≈+,所以我们可以选择令a 1=1,选择a 2lnn 使得2(ln )(0.087/) 1.5/n mV K mV K α=,也就是2ln 17.2n α≈，表明零温度系数的基准为： 17.2 1.25REF BE T V V V V ≈+≈ 对于带隙基准电路的分析，主要是在Cadence 环境下进行瞬态分析、dc 扫描分析。 1、瞬态分析 电源电压Vdd=5v 时，Vref ≈，下图为瞬态分析图。 2.电压系数的计算： 下图为基准电压Vref 随电源电压Vdd 变化dc 分析扫描。 扫描电压范围为：3到6v ，基准电压Vref 为，保持基本不变。
低电压带隙基准电压源设计 基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带隙基准电压源又是产生这个电压的最广泛的解决方案。在大量手持设备应用的今天，低功耗的设计已成为现今电路设计的一大趋势。随着CMOS 工艺尺寸的下降，数字电路的功耗和面积会显著下降，但电源电压的下降对模拟电路的设计提出新的挑战。传统的带隙基准电压源结构不再适应电源电压的要求，所以，新的低电压设计方案应运而生。本文采用一种低电压带隙基准结构。在TSMC0．13μmCMOS工艺条件下完成，包括核心电路、运算放大器、偏置及启动电路的设计，并用Cadence Spectre对电路进行了仿真验证。 1 传统带隙基准电压源的工作原理 传统带隙基准电压源的工作原理是利用两个温度系数相抵消来产生一个零温度系数的直流电压。图1所示是传统的带隙基准电压源的核心部分的结构。其中双极型晶体管Q2的面积是Q1的n倍。 假设运算放大器的增益足够高，在忽略电路失调的情况下，其输入端的电平近似相等，则有： VBE1=VBE2+IR1 (1)
其中，VBE具有负温度系数，VT具有正温度系数，这样，通过调节n和R2/R1，就可以使Vref得到一个零温度系数的值。一般在室温下，有： 但在0．13μm的CMOS工艺下，低电压MOS管的供电电压在1．2 V左右，因此，传统的带隙基准电压源结构已不再适用。 2 低电源带隙基准电压源的工作原理 低电源电压下的带隙基准电压源的核心思想与传统结构的带隙基准相同，也是借助工艺参数随温度变化的特性来产生正负两种温度系数的电压，从而达到零温度系数的目的。图2所示是低电压下带隙基准电压源的核心部分电路，包括基准电压产生部分和启动电路部分。
基准电压源设计及选用介绍 通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳，却大有讲究。 最基本的电压基准源电路如图1(a)、稳压管的击穿特性如图1(b)所示。由 图1(b)可见，不同稳压值的击穿特性并不相同，4V以下稳压管的击穿特性非常“软”(动态电阻可高达100Ω以上)，其端电压随通过电流的不同、变化很大; 而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性最硬(动态电阻约4～15Ω)，击穿电压越高动态电阻也越大，例如30V稳压管的动态电阻约为50～100Ω。 环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负 温度系数、温度升高时稳压值减小。击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V 稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃;6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃; 而6V左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。因而在允许情况下应尽可能选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V稳压管。这类稳压管的另一个缺点是同一型号管子其击穿电压的离散性很大，例如2CW1为7～8.5V、2CW5 为11.5～14V，要想挑出合适电压值的管子是非常困难的。但如果对稳压值要求不高、电路又比较简单的场合，选用普通稳压管还是合适的。 如需要很低的基准电压，要求不高、而又不希望增加成本时，也可利用二极管的正向特性做为约0.7V的稳压管使用。笔者曾用图示仪对大量二极管的正向特性做过观察，发现稳压管的正向特性相对其它二极管而言最硬，整流管次之、开关管最差，因此可用稳压管正向串联的办法组成0.7V、1.4V、2.1V等的低压 基准源，还可以通过改变通过电流的办法微调其端电压值。其温度系数约为-2mV/℃左右。 另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的“基准二极管”和“精密电压基准”。“基准二极管”是一个双端单片式器件，其电特性和使用方法等同于稳压二极管，由于设计时已经考虑了动态电阻和温度系数问题，因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。例如LM103基准二极管，击穿电
带隙基准源电路与版图设计
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 requirements. I
基准电压芯片选型指南
LM236D-2-5：2.5V基准电压源400uA~10mA宽工作电流 LM236DR-2-5：2.5V基准电压源400uA~10mA宽工作电流 LM236LP-2-5：2.5V基准电压源400uA~10mA宽工作电流 LM285D-1-2：微功耗电压基准. 10uA~20mA宽工作电流 LM285D-2-5：微功耗电压基准. 10uA~20mA宽工作电流 LM285LP-2-5：微功耗电压基准. 10uA~20mA宽工作电流 LM336BD-2-5：2.5V基准电压源. 10uA~20mA宽工作电流 LM336BLP-2-5：2.5V基准电压源 LM385BD-1-2：1.2V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385BD-2-5：2.5V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385BLP-1-2：1.2V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流LM385BLP-2-5：2.5V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流LM385BPW-1-2：微功耗电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385BPW-2-5：微功耗电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385D-1-2：1.2V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385DR-1-2：1.2V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385DR-2-5：2.5V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385LP-2-5：2.5V精密电压基准. 15uA~20mA宽工作电流 LM385PW-1-2：1.2V微功率基准电压源. 15uA~20mA宽工作电流LM385PW-2-5：2.5V微功率基准电压源. 15uA~20mA宽工作电流
基准电压源的设计与选用 【来源:PCB信息网】【编辑:admin】【时间: 2009-5-31 9:25:55】【点击: 88】 基准电压是许多控制或应用电路所必需的，而且电路的控制精度或性能指标在很大程度上取决于基准电压的好坏。对基准电压的基本要求是：在电源电压和环境温 度变化时其电压值应保持恒定不变。 通常我们选用稳压二极管作为基准电压源，这是最简单、也是最传统的方法，按照所需电压值选一个对应型号的稳压管当然可以，但选得是否合适、是否最佳， 却大有讲究。 最基本的电压基准源电路如图1(a)、稳压管的击穿特性如图1(b)所示。由图1(b)可见，不同稳压值的击穿特性并不相同，4V以下稳压管的击穿特性非常“软”(动态电阻可高达100Ω以上)，其端电压随通过电流的不同、变化很大；而6V以上的特性就非常“硬”、尤以8V左右的特性最硬(动态电阻约4～15Ω)，击穿电压越高动态电阻也越大，例如30V稳压管的动态电阻约为50～100Ω。 环境温度变化时稳压管的击穿特性还会产生漂移。6V以下的稳压管具有负温度系数、温度升高时稳压值减小。击穿电压越低则负温度系数越大，例如3V稳压管的温度系数约为-1.5mV/℃；6V以上为正温度系数、温度升高时稳压值增大，击穿电压越高的温度系数越大，例如30V稳压管的温度系数约为33mV/℃；而6V左右稳压管的温度系数最小、且在正负之间变化。因而在允许情况下应尽可能选用击穿特性较硬、温度系数最小的6V稳压管。这类稳压管的另一个缺点是同一型号管子其击穿电压的离散性很大，例如2CW1为7～8.5V、2CW5 为11.5～14V，要想挑出合适电压值的管子是非常困难的。但如果对稳压值要求不高、电路又比较简单的场合，选 用普通稳压管还是合适的。 如需要很低的基准电压，要求不高、而又不希望增加成本时，也可利用二极管的正向特性做为约0.7V的稳压管使用。笔者曾用图示仪对大量二极管的正向特性做过观察，发现稳压管的正向特性相对其它二极管而言最硬，整流管次之、开关管最差，因此可用稳压管正向串联的办法组成0.7V、1.4V、2.1V等的低压基准源，还可以通过改变通过电流的办法微调其端电压值。其温度系数约为-2mV/℃左右。 另一类常用的电压基准是采用半导体集成工艺生产的“基准二极管”和“精密电压基准”。“基准二极管”是一个双端单片式器件，其电特性和使用方法等同于稳压二极管，由于设计时已经考虑了动态电阻和温度系数问题，因而其性能(尤其是低电压器件)要比普通稳压管优越得多。例如LM103基准二极管，击穿电压分档：1.8、2.0、2.2、2.4、2.7、3.0、3.3、3.6、3.9、4.3、4.7、5.1、5.6V；动态电阻典型值：15Ω/0.13mA、5Ω/3mA、比稳压二极管低约10倍，因而可在比较小的电流(100 uA-1mA)下得到较
选择电压基准需要考虑哪些参数 在模拟和混合信号电路中，以电压基准为标准测量其他信号。电压基准的不准确及其变化会直接影响整个系统的准确度。我们来看一下，选择电压基准时，准确度规格和其他标准是如何起作用的。 初始精度指的是，在给定温度（通常是25°C）时测得的输出电压的变化幅度。尽管各个电压基准的初始输出电压可能有所不同，但是如果给定基准的初始输出电压是恒定的，就很容易校准。 温度漂移也许是评估电压基准性能时使用最为广泛的性能规格，因为温度漂移显示输出电压随温度的变化。温度漂移由电路组件的瑕疵和非线性引起。很多器件的温度漂移都以ppm/°C 为单位规定，是主要的误差源。器件的温度漂移如果是一致的，就可以进行一定程度的校准。 关于温度漂移有一种常见的错误认识，那就是：它是线性的。但是，不应该想当然地认为基准的漂移量在较小的温度范围内就会较小。温度系数（TC）通常是用一种“箱形法”来规定，以表达整个工作温度范围内可能出现的误差情况。它是通过划分整个温度范围内的最小-最大电压差，并除以总温度范围来计算的（图1）。这些最小和最大电压值可能并不出现在极端温度下，因而形成了TC 远远大于针对整个规定温度范围计算之平均值的区域。对于最谨慎调谐的基准（这通常可通过其非常低的温度漂移予以识别）而言尤其如此，在此类基准中，已经对线性漂移分量进行了补偿，留下的是一个残余非线性TC。 图1：电压基准温度特性 温度漂移性能规格的最佳用途是，计算所规定温度范围内的最大总体误差。在未规定温度范围的情况下计算误差，一般是不可取的，除非非常了解温度漂移特性。 长期稳定性衡量基准电压随时间推移的变化趋势，不受其他变量影响。初始漂移大部分是由机械应力变化引起的，是由引线框架、芯片和模具所用化合物的膨胀率不同导致的。这种应力效应往往产生很大的初始漂移，但漂移随时间推移很快减小。初始漂移也和电路元
基准电压源广泛应用于电源调节器、A／D和D／A转换器、数据采集系统，以及各种测量设备中。近年来，随着微电子技术的迅速发展，低压低功耗已成为当今电路设计的重要标准之一。比如，在一些使用电池的系统中，要求电源电压在3 V以下。因此，作为电源调节器、A／D和D／A转换器等电路核心功能模块之一的电压基准源，必然要求在低电源电压下工作。 在传统的带隙基准源设计中，输出电压常在1．25 V左右，这就限制了最小电源电压。另一方面，共集电极的寄生BJT和运算放大器的共模输入电压，也限制了PTAT电流生成环路的低压设计。近年来，一些文献力图解决这方面的问题。归纳起来，前一问题可以通过合适的电阻分压来实现；第二个问题可以通过BiCMOS工艺来实现，或通过低阈值电压的MOS器件来实现，但工艺上的难度以及设计成本将上升。 基于上面的考虑，本文首先对传统的带隙电压源原理进行分析，然后提出了一种比较廉价且性能较高的低压带隙基准电压源，采用电流反馈、一级温度补偿技术设计了低压CMOS带隙基准源电路，使其电路能工作在较低的电压下。本文介绍这种带隙电压基准源的设计原理，给出了电路的仿真结果，并对结果进行了分析。并基于CSMC 0．5μm Double Poly Mix Process对电路进行了仿真，得到理想的结果。 l 低压COMS基准电压源设计 1．1 传统的带隙基准源 图1为带隙基准电压源的原理示意图。双极性晶体管的基极-发射极电压VBE，具有负的温度系数，其温度系数一般为-2．2 mV／K。而热电压VT具有正的温度系数，其温度系数在室温下为十0．085 V／K。将VT乘以常数K并和VBE相加就得到输出电压VREF： 将式(1)对温度T微分并代入VBE和VT的温度系数可求得K，它使VREF的温度系数在理论上为零。VBE受电源电压变化的影响很小，因而带隙基准电压的输出电压受电源的影响也很小。