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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 V oltage)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：SC 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：TI 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 gm 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 。
哈尔滨理工大学软件学院课程设计报告指导老师董长春2013年6月28日.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课程设计题目描述和要求1.1电路原理图:CDMQ MSMlO Ml IMI2^ ——I 匚13 M 匚11jir Ml Tl ----M4------1M2TC1.2 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/ C1.3 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。
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M(In n) 8.6，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 (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5＞相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看 HSPICE 手册。
带隙基准电压源的基本原理
及其应用
基本原理
带隙基准电压源是一种电源，其中一个调节因子可以调节其输出电压
的大小，从而达到一定的基准电压值。
它的工作电路是通过一个可调整芯
片和一个稳压晶体管组成的。
它能够提供准确的输出电压，例如1.2V、
2.5V、
3.3V等，但只要把调节芯片置于不同的位置，就可以产生出不同
电压。
应用
带隙基准电压源可以用在许多领域，例如，对于高精度的电源，可以
用来控制精确的电流，以及控制复杂的电子电路的正确工作。
此外，它也
可以用来控制变压芯片的输出，以便精确的调节电路的工作参数。
此外，带隙基准电压源还可以用于电子技术的计算机技术，因为它可
以精确的控制微处理器的工作，而且可以提供准确的输出电压。
这意味着
它可以提供精确和稳定的电压，而不用担心产生任何不精确和不稳定的电压，在发生系统故障时，减少系统崩溃的机会，从而保证系统的正常运行。
带隙基准电路设计与仿真带隙基准电路是一种用于产生稳定电压参考的电路，它的工作原理是利用带隙参考电压源的稳定性，将其转换为稳定的输出电压。
在电子设备中，带隙基准电路被广泛应用于各种需要稳定参考电压的场合，如模拟电路中的比较器、放大器、ADC、DAC等。
1.确定设计指标和要求：首先需要确定带隙基准电路的设计指标和要求，包括输出电压的精度、波动、温漂等。
这些指标将直接影响到整个电路的设计和性能。
2.选择合适的带隙参考电压源：带隙参考电压源是带隙基准电路的核心部分，选择合适的电压源对于整个电路的性能至关重要。
常见的带隙参考电压源有基准二极管电压源、基准电流源和温度补偿电压源等。
3.设计和优化调整电路：调整电路用于校准输出电压，使其达到所需的精度，也可以用于调整输出电压的温度系数。
调整电路通常由运放、电阻网络和校准电压源等组成，通过合理选择和设计这些元件，可以优化整个电路的性能。
4.进行仿真和优化：在设计结束后，需要进行电路的仿真和优化。
通过仿真可以验证电路的性能，并进行参数调整和优化，以满足设计指标和要求。
5.制作原型并测试：在设计和仿真完成后，可以制作原型并进行测试。
测试结果将反馈给设计人员，并根据需要进行进一步的调整和优化。
设计带隙基准电路需要综合考虑电路的稳定性、精度、功耗和成本等因素。
在选择和设计电路元件时，可以采用一些常用的优化方法，如小信号模型分析、傅里叶级数分析、参数扫描等。
最后，需要注意的是，在设计带隙基准电路时，还应考虑一些特殊因素，如温度变化、噪声干扰、工作电流等影响电路性能的因素，并采取相应的补偿措施。
总之，带隙基准电路的设计与仿真是一个复杂的过程，需要综合考虑各种因素，通过合理的选择和设计来满足设计指标和要求。
摘要基准电压源是模拟电路设计中广泛采用的一个关键的基本模块。
所谓基准电压源就是能提供高稳定度基准量的电源，这种基准源与电源、工艺参数和温度的关系很小，但是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。
本文的目的便是设计一种基于CMOS带隙基准电压源。
本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状及趋势。
然后详细介绍了MOS器件的基本原理、基准电压源电路原理，并对不同的带隙基准源结构进行了比较。
在带隙基准电压基准电路设计中，首先对所采用的h05mixddst02v13库中的阈值电压、沟道长度调制系数、跨导参数进行提取，对衬底pnp管的温度特性进行分析，再对电路中的各个管子的宽长比、电容、电阻值进行手动计算，最后通过Hspice软件对电路进行仿真验证。
模拟和仿真结果表明，电路实现了良好的温度特性，0℃～100℃温度范围内，基准电压温度系数大约为0.25mV/℃，输出电压为1.0V。
关键词：MOS器件；带隙基准电压源；参数提取；温度系数；输出电压；AbstractThe reference voltage source is a vital basic module is widely used in analog circuit design. The reference voltage source is able to provide high stability reference amount of power, the reference source and power supply, process parameters and the temperature is very small, but its temperature stability and anti-noise performance affects the precision and performance of the whole system. The purpose of this paper is the design of a CMOS bandgap voltage reference based on.This paper first introduces the present situation and development trend of voltage reference at home and abroad. And then introduces the basic principle of MOS device, reference voltage source circuit principle, and the bandgap structure were compared with different. In the bandgap voltage reference circuit design, first on the threshold voltage, the h05mixddst02v13 Library of the channel length modulation coefficient, transconductance parameter extraction, analysis of temperature characteristics of a substrate of PNP pipe, the pipe of each circuit in the ratio of width to length, capacitance, resistance value for manual calculation, finally the circuit was simulated by Hspice software.Simulation results show that, circuit has good temperature performance, 0 ℃ ~ 100 ℃temperature range, the temperature coefficient of the reference voltage is about 0.25mV/ ℃, the output voltage is 1.0V.Keywords: MOS device; bandgap voltage reference; extraction; output voltage temperature coefficient;目录0 前言 (1)1 MOS器件原理 (3)1.1基本概念 (3)1.1.1 MOSFET的结构 (3)1.2 MOS的I/V特性 (4)1.2.1 阈值电压 (4)1.3 二级效应 (5)1.3.1 体效应 (5)1.3.2 沟道长度调制 (6)1.3.3 亚阈值导电性 (6)1.3.4 电压限制 (7)2 基准电压源电路原理 (8)2.1基准电压源的结构 (8)2.1.1直接采用电阻和管分压的基准电压源 (8)2.1.2有源器件与电阻串联组成的基准电压源 (9)2.1.3带隙基准电压源 (11)2.2带隙基准电压源的基本原理 (11)2.2.1与绝对温度成正比的电压 (12)2.2.2负温度系数电压VBE (13)2.3带隙基准源的几种结构 (14)2.3.1 widlar带隙基准源 (14)2.3.2 Brokaw带隙基准源 (15)2.3.3使用横向BJT的CMOS带隙基准源 (15)3 基准电压源电路设计 (17)3.1基准源的整体结构 (17)3.2参数提取 (18)3.2.1 MOS管阈值电压的提取 (18)3.2.2 MOS管的跨导参数 (19)3.2.3 MOS管的沟道长度调制效应系数 (21)3.3运算放大器电路结构以及尺寸计算 (22)3.3.1运算放大器结构及指标 (22)3.3.2根据运放手动计算 (23)3.4带隙电压基准电路结构以及计算 (30)3.4.1带隙电压基准核心电路 (30)3.4.2 Vbe结的温度系数及结电压的计算 (30)3.4.3 Vbe的温度系数计算 (31)3.4.4带隙电路零温度系数的计算 (32)4 电路仿真 (33)4.1仿真工具介绍 (33)4.2失调电压仿真验证 (33)4.3输入共模范围 (34)4.4幅频相频特性 (35)4.5带隙电压基准核心电路仿真 (35)5 结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录A： (39)附录B： (45)附录C： (54)辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0 前言基准电压源(Reference V oltage)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。
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。
高性能带隙基准电压源的研究与设计共3篇高性能带隙基准电压源的研究与设计1随着电子技术的不断发展，高性能带隙基准电压源的需求也越来越高，它在微电子领域和精密测量领域起到了举足轻重的作用。
因此，研究和设计高性能带隙基准电压源成为了当前热门的研究方向。
带隙基准电压的产生依靠于半导体的特性，其原理是利用半导体能带隙在两个不同的浓度的 pn 结中产生的不同的内建电压，将其采样并放大得到一个固定值的电压。
而带隙基准电压源作为一种重要的基础电路，可用于各种高精度的测量和仪器设备，例如温度计、电阻计、信号发生器等。
在高性能带隙基准电压源的研究中，首先需要考虑的是选择合适的半导体材料和器件。
当前，广泛应用的基准电压源大多采用硅和锗作为半导体材料，其次是氮化物和碳化物半导体。
而器件方面，常见的有温度补偿电阻、放大器、限流器等。
其次，在电路设计中，需要考虑到稳定性、精度和温度漂移等因素。
为了达到高可靠性和高精度的电路设计，通常采用多级放大、温度补偿和特殊的电路结构等技术手段。
例如，采用超微型技术可以有效提高器件的可靠性和精度，而微电子加工技术则可以制作出高度集成化的基准电压源，提高整个系统的稳定性和精度。
此外，高性能带隙基准电压源的应用范围广泛，除了在离线检测和测量设备中起到的作用，也广泛应用于无线通信和医疗设备中。
在医疗领域，基准电压源作为精密测量的基础，能够有效提高诊断和治疗的准确性和安全性。
综上所述，高性能带隙基准电压源的研究与设计是一项重要的课题，其应用领域广泛，发展前景广阔。
在未来的研究中，需要更加注重器件制造技术、电路设计和应用场景等方面的综合发展，为各种高精度仪器和设备的发展提供更加可靠和精确的基础支持。
高性能带隙基准电压源的研究与设计2随着微电子技术的发展，在电子系统中，高性能带隙基准电压源已经成为不可或缺的一部分。
它被广泛应用于模拟/数字转换器、电压控制振荡器、敏感分析仪器等高精度电路中。
高性能带隙基准电压源的设计涉及多个方面，例如带隙参考源、增益调节电路、降噪电路等。
２００７年第２４卷第４期微电子学与计算机收稿日期：２００６－０４－０６１引言当今ＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）已经成为显示技术的主流，而ＣＳＴＮ（ＣｏｌｏｒＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅ－ｍａｔｉｃ）是其中应用最为广泛的一种。
由于ＣＳＴＮ的ＰＡＮＥＬ本身是负温度系数，并且其驱动是通过ＰＡＮＥＬ两端的电压差来完成，即不同的电压差将产生不同的显示对比度。
倘若ＢＧＲ温度特性与ＰＡＮＥＬ不符，将会导致处于同种对比度设置状态下的ＰＡＮＥＬ亮度将随温度发生变化。
因此，设计与ＰＡＮＥＬ温度特性相符合的ＢＧＲ具有很重要的意义，以补偿ＰＡＮＥＬ的温度效应。
文中提出了一种全新优化设计，使得ＢＧＲ温度系数能够补偿ＰＡＮＥＬ的温度效应，并且在一定范围内数控可调，从而可以实现不同ＰＡＮＥＬ达到各自最优的显示效果，避免了多数工程应用中需要频繁的更换驱动芯片，从而降低了成本。
２一般工作原理能隙基准电压源基本原理就是将两个具有相反温度系数的物理量转换成两个具有相反温度系数的电压，然后将两者加权平均，得到具有设计要求温度特性的电压。
改变各自权重，可以实现不同温度系数的电压，可以是正的，也可以是负，甚至零温度系数。
通常，利用双极型晶体管基区—发射区电压获得负温度系数电压，而通过不同电流密度工作下的两个晶体管基区－发射区的电压差产生正温度系数电流，从而产生正温度系数电压［１￣３］。
对于双极型晶体管而言，发射极电流可以表述为［２］：Ｉ≈ＩｓｅｑＶｂｅ／ｋＴ（１）Ｖｂｅ＝ＶＴｌｎ（Ｉ／Ｉｓ）（２）式中，Ｉ为晶体管发射极电流，Ｖｂｅ是双极晶体管的基极－发射极正偏电压。
其中ＶＴ＝ｋＴ／ｑ，ｑ是电子电荷，ｋ是玻尔滋曼常数，Ｔ是绝对温度；Ｉｓ为饱和电流。
如图１所示中，Ｅ点是Ｑ０和Ｑ１的基极，Ｑ１是Ｎ个与Ｑ０相同的管子并联构成。
如果通过一定的办法使节点Ａ和节点Ｂ，节点Ｃ和节点Ｄ电势各自相等，并且使得Ｑ０、Ｑ１处于正向导通区，两晶体管ＬＣＤ驱动中的带隙基准电压源的设计与实现王世军，王新安（北京大学深圳研究生院，广东深圳５１８０５５）摘要：介绍一种用于ＬＣＤ驱动中的带隙基准电压源，采用Ｃｈａｒｔｅｒｅｄ３．３Ｖ０．３５μｍ１８Ｖ高压ＣＭＯＳ工艺，产生５个不同的负温度系数，以便于ＬＣＤｐａｎｅｌ的选择。
电源工作范围２．４Ｖ￣３．６Ｖ，工作温度范围－４０℃～８５℃。
关键词：带隙基准电压源；温度系数；电源抑制比；ＰＴＡＴ；ＬＣＤ中图分类号：ＴＰ３９１文献标识码：Ａ文章编号：１０００－７１８０（２００７）０４－００４７－０３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＢａｎｄ－ｇａｐＲｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎＬＣＤＷＡＮＧＳｈｉ－ｊｕｎ，ＷＡＮＧＸｉｎ－ａｎ（ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ，ＰｅｋｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａＣＭＯＳｂａｎｄ－ｇａｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ，ｗｈｉｃｈａｉｍｓａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＬＣＤｄｉｓｐｌａｙｄｒｉｖｉｎｇＩＣ．ＴｈｅｃｉｒｃｕｉｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｕｓｉｎｇａｓｔａｎｄａｒｄＣｈａｒｔｅｒｅｄ３．３Ｖ０．３５μｍ１８Ｖｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｔｃａｎｂｅｏｐｅｒａｔｅｄｕｎｄｅｒ２．４Ｖ￣３．６Ｖｓｕｐｐｌｙ，ａｎｄｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｗｏｒｋｉｎｇｔｅｐｅｒｅａｔｕｒｅｉｓ－４０℃～８５℃．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｎｄ－ｇａｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ＰＳＲＲ（ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｒｅｊｅｃｔｉｏｎｒａｔｉｏ）；ＰＴＡＴ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏａｂｓｏｌｕｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）；ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）４７微电子学与计算机２００７年第２４卷第４期的Ｑ０与Ｑ１的Ｖｂｅ之差可以推导为：ΔＶｂｅ＝Ｖｂｅ０－Ｖｂｅ１＝ＶＴ［ｌｎ（Ｉ０／Ｉｓ）－ｌｎ（Ｉ１／ＮＩｓ）］＝ＶＴｌｎ（ＮＩ０／Ｉ１）（３）而电阻Ｒ上电流：ＩＲ＝ΔＶｂｅ／Ｒ＝ＶＴｌｎ（ＮＩ０／Ｉ１）Ｒ（４）由式（４）描述，电阻电流与ＶＴ绝对温度成正比，也就是与绝对温度成正比，即通常所说的ＰＴＡＴ（ＰｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌＴｏＡｂｓｏｌｕｔｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）电流。
将此电流转换成电压，与负温度系数的Ｖｂｅ相加就可实现能隙基准电压源。
３电路实现ＢＧＲ电路结构图如图２所示，可以分为三个基本模块：ＰＴＡＴ电流产生模块，它运用工作在不同电流密度下的两个ＰＮＰ晶体管的Ｖｂｅ之差来产生一个正比于绝对温度的电流Ｉｐｔ；温度系数补偿电路，它将ＰＴＡＴ电流产生模块产生的电流通过电阻转换成电压，并与１个Ｖｂｅ相加，通过从电阻的不同分压端抽出就可以产生具有不同的温度系数的电压；调整放大电路，它的作用是将抽出的电压调整放大到１．１９Ｖ附近。
在正常工作的时候开关Ｓ０和Ｓ５、Ｓ１和Ｓ６、Ｓ２和Ｓ７、Ｓ３和Ｓ８、Ｓ４和Ｓ９两两同时通断。
（１）ＰＴＡＴ电流产生电路ＰＴＡＴ电流产生电路如图３所示。
电路由Ｍ０￣Ｍ１６，Ｑ０￣Ｑ２，Ｒ０构成电路的核心，用以产生ＰＴＡＴ电流的两个晶体管是Ｑ０和Ｑ２。
很明显，这两个管子的集电极、基极电位是相等的。
设计中通过设置相关ＭＯＳ管宽长比的适当比例，可使得Ｍ１和Ｍ５工作在饱和状态，且电流相等，因此节点Ａ和节点Ｂ电位相等。
由式（４）可推得在Ｒ０上通过的电流就为ＩＲ０＝（Ｖｂｅ０－Ｖｂｅ２）／Ｒ０＝ＶＴｌｎ（ＮＩＱ０／ＩＱ２）／Ｒ０（５）由此得到一个与绝对温度成正比的电流（ＰＴＡＴ电流）。
这个电流再通过镜像形成电路自身偏置，故ＰＴＡＴ电路的核心电路是自偏置的［１］。
Ｍ２９通过镜像Ｍ５用以将此电流适当放大提供给温度补偿模块。
Ｍ１１、Ｍ１８的宽长比分别是Ｍ１３、Ｍ１７的两倍，用以补偿流入节点Ｃ的两个Ｉｂ电流。
启动电路也是带隙基准源中一个比较重要的部分。
当电路上电时，可能由于某种原因，偏置电路不能正常工作，流过偏置电路的电流为零，此时节点Ｅ为低电平，从而整个电路都不能工作，因此需要设计启动电路，它由Ｍ１９～Ｍ２７以及一个ＩＮＶ反相器构成。
起动过程如下：当ＩＮＶ的输入为高电平时，将使得Ｍ２０将导通，节点Ｆ的电位逐步上升，最终使得Ｍ２２导通，使得节点Ｃ电位下降，节点Ｅ上升，从而实现电路偏离不正常的稳定态。
随着电路的正常工作，节点Ｅ的电位将通过Ｍ２３拉低节点Ｆ点的电位，最终使得Ｍ２２截止，即保证在Ｍ２３导通时节点Ｆ的电位小于一个ＶＴＮ。
当电路起动完毕后，Ｍ２０和Ｍ２３将在正常工作的时候形成一个直流通路。
Ｍ１９是一个ＭＯＳ做成的电容，正常工作时候不会对电路产生影响，但能加快电路起动［４，５］。
（２）温度补偿电路温度补偿电路由Ｒ４～Ｒ９、晶体管Ｑ３和５个开关组成，如图４所示。
通过这５个开关和调整放大电路中开关来实现数控可调。
由ＰＴＡＴ电流产生电路产生的电流Ｉｐｔ流过各个电阻和Ｑ３，将在各个电４８阻端产生压降Ｖ＋，大小为Ｖｂｅ３＋Ｒｓ・Ｉｐｔ，ＲＳ为开关接通点到Ｑ３发射极的总电阻。
通过调节Ｒｓ和Ｉｐｔ，就可以实现负温度系数和正温度系数的加权平均，得到需要的负温度特性。
如图５所示。
（３）调整放大电路这部分由一个开关Ｓ５～Ｓ９、电阻Ｒ１１～Ｒ１６及运算放大器Ａ构成。
Ｍ２８为调整电路提供使能。
忽略Ｍ２８的导通电阻，暂且不管运算放大器的内部结构如何，可以看出调整放大电路就是一个比例放大器，输入输出关系为Ｖｏｕｔ＝Ｖ＋＋Ｒｔ／（Ｒ１１＋ＲＳ２）（６）考虑运放失调电压Ｖｏｓ，输入输出关系为：Ｖｏｕｔ＝（Ｖ＋＋Ｖｏｓ）Ｒｔ／（Ｒ１１＋ＲＳ２）（７）其中，Ｒｔ为Ｒ１１～Ｒ１６所有电阻的电阻之和，Ｒｓ２为所选开关选中的节点与Ｒ１１之间的电阻之和。
根据运放的特性，只要保证Ｒｔ阻值不变且室温下输出为１．１９Ｖ的情况下，开关选中的节点电压与不同温度系数下产生的Ｖ＋相同，也就是寻找１．１９Ｖ在Ｒｔ上的分压，使得这点分压与不同温度系数下的Ｖ＋相等，即可满足设计要求。
同时，在功耗和版图尺寸之间折中考虑选择适当大小Ｒｔ。
选定Ｒｔ，就可以从工艺厂家提供的电阻类型中确定哪种工艺的电阻，多大的宽长比；通过计算相邻两个温度系数的Ｖ＋之差，就可以确定Ｒ１２～Ｒ１６各个电阻的阻值。
即使不忽略Ｍ２８的导通电阻，也可以通过仿真工具设置扫描参数选择出开关需要控制输出的节点位置。
这里采用运放电路图如图６所示，是一个Ｔｗｏ－ｓｔａｇｅ运放组成。
Ｆｉｒｓｔｓｔａｇｅ是一个典型的具有ｒａｉｌ－ｔｏ－ｒａｉｌ输入级的ｆｏｌｄｅｄ结构的运放［２］，Ｓｅｃｏｎｄｓｔａｇｅ是一个共源放大器。
反相器ＩＮＶ、Ｍ２３、Ｍ２２、Ｍ２１、Ｍ８构成电路的使能端，Ｒ２为调零电阻，Ｍ１６为补偿电容。
采用这样结构是基于以下优点：（１）运放的失调尽可能地小，从而减少失调对参考电压的影响。
而引起失调的因素有很多，如电阻间的不匹配，晶体管的不匹配，运放输入级管子阈值电压的不匹配，运放的有限增益，等等。
这主要通过提高运放的增益和细致的版图设计来改进；（２）同时具有ＰＭＯＳ和ＮＭＯＳ放大管，这样可以增大输入共模范围（ＩＣＭＲ）；（３）采用共源共栅将具有很高的电压增益和高的电源抑制比；（４）共源共栅后通过Ｍ７构成第二级共源放大器，相比较直接由共源共栅接负载，可增大电路带负载的能力。
４版图设计版图设计在模拟电路中非常重要，它决定了电路的性能，所以必须充分考虑到器件的匹配性以及版图的布局和布线等问题。
（１）在绘制晶体管Ｑ０、Ｑ１和Ｑ２的时候，采用阵列结构，Ｑ０、Ｑ１放置在阵列的中央，Ｑ２环绕着Ｑ０、Ｑ１，以增强Ｑ０、Ｑ１、Ｑ２的匹配，减小引起的失调。
（２）集成电路制造中，电阻值的误差很大，因此选择那种工艺的电阻需要根据要求选择，而电阻之间的比值误差对反馈网络具有很大的影响，所以为了减小电阻比值的误差，对电阻进行对称的排列。
同时，为了防止边际环境的影响，在电阻的周围增加了ｄｕｍｍｙ，这样就提高了电阻的匹配度。
（３）运放的失调影响电路的性能。
而输入差分对的匹配度很大程度决定失调的大小。
所以，在版图中将差分对管进行ＡＢＡＢ的交叉耦合，以减少器件失调。
（４）为了保证Ｎ阱电压和衬底电压在各自的区域范围内尽可能的一致，阱内和衬底上都尽可能多打连接孔，并分别连接电源和地。
（下转第５３页）（５）所有的大电流器件都增加了保护环，达到抗闩锁的目的。
５仿真与流片测试结果文中要求设计的ＢＧＲ在室温下输出电压Ｖｏｕｔ＝１．１９Ｖ，工作电流小于１００μＡ，温度特性如表１所示。
温度系数计算公式：ＴＣ（％）＝Ｖｒｅｆ＠５０℃－Ｖｒｅｆ＠０℃５０℃－０℃×１Ｖｒｅｆ＠５０℃×１００％（８）采用Ｃｈａｒｔｅｒｅｄ３．３Ｖ０．３５μｍ１８Ｖ高压ＣＭＯＳ工艺，运用ｓｐｅｃｔｒｅ仿真获得其电源抑制比，达到了－５５．９１５３ｄＢ；运放放大器开环直流增益为１０２ｄＢ，增益带宽积为４．２５ＭＨｚ，符合设计要求；流片后，在－２０℃～８５℃温度范围内，电源电压为３．３Ｖ，每隔５进行测量其输出电压，在不同编码下绘制成图形，在－１０℃～８５℃与设计要求偏差最大不超过２％。
