《模拟CMOS集成电路设计》11、电流源电压基准源

反偏电压将使耗尽区变宽，从而降低了有效沟道深度。因此，需 要施加更大的栅极电压以弥补沟道深度的降低，VSB偏压会影响 MOSFET的有效阈值电压VTH。随着VSB反偏电压的增加导致VTH的增 加，这种效应称为“体效应”。这种效应也称为“衬底偏置效应” 或“背栅效应”。
VTHN VTHN0
2qsi Na Cox
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
.op .dc vds 0 5 .2 Vgs 1 3 0.5 .plot dc -I(vds) .probe
*model .MODEL MNMOS NMOS VTO=0.7 KP=110U +LAMBDA=0.04 GAMMA=0.4 PHI=0.7
.end
Systems
Ch13 开关电容电路
Ch14 DAC/ADC
complex Ch10 运算放大器 Ch7 频率响应
Ch11 稳定性和频 率补偿
Ch8 噪声
Ch12 比较器 Ch9 反馈
Ch3 电流源电流镜 simple Ch4 基准源 Circuits
Devices
Ch5 单级放大器 ch2 MOS器件
*Output Characteristics for NMOS M1 2 1 0 0 MNMOS w=5u l=1.0u
VGS 1 0 1.0 VDS 2 0 5
设计
属性/规范
系统/电路1
系统/电路2 系统/电路3
……
一般产品描述、想法 系统规范要求的定义
系统设计 电路模块规范定义
电路实现 电路仿真
否
是否满足系统规范
是 物理（版图）设计
物理（版图）验证
寄生参数提取及后仿真
否
是否满足系统规范

模拟集成电路的基准电压源模拟集成电路的基准电压源是模拟电路中非常重要的一个组成部分，它可以提供一个稳定的参考电压，用于比较、测量和控制电路中的其他电压。

基准电压源的稳定性和精度对于模拟电路的性能和可靠性至关重要。

在本文中，我们将介绍基准电压源的原理、分类和设计方法。

一、基准电压源的原理基准电压源的原理是利用某种物理效应来产生一个稳定的参考电压。

常见的基准电压源有三种：温度补偿型、Zener二极管型和电压参考型。

温度补偿型基准电压源利用温度对电阻的影响来产生一个稳定的电压。

它通常由两个电阻和一个热敏电阻组成，其中一个电阻的温度系数与热敏电阻相反，另一个电阻的温度系数与热敏电阻相同。

这样，在不同的温度下，两个电阻的变化可以互相抵消，从而保持输出电压的稳定。

Zener二极管型基准电压源利用Zener二极管的反向击穿特性来产生一个稳定的电压。

当Zener二极管的反向电压达到一定值时，它会发生反向击穿，电流急剧增加，从而产生一个稳定的电压。

Zener二极管型基准电压源的优点是简单、可靠，但精度较低。

电压参考型基准电压源利用电压比较器、运算放大器等电路来产生一个稳定的电压。

它的精度和稳定性比较高，但设计和制造成本也较高。

二、基准电压源的分类基准电压源可以按照输出电压的稳定性和精度分为三类：一般基准电压源、精密基准电压源和超精密基准电压源。

一般基准电压源的输出电压精度在1%左右，适用于一般模拟电路的参考电压。

精密基准电压源的输出电压精度在0.1%左右，适用于要求较高的模拟电路，如精密测量、自动控制等。

超精密基准电压源的输出电压精度在0.01%以下，适用于极其精密的模拟电路，如高精度测量、精密仪器等。

三、基准电压源的设计方法基准电压源的设计需要考虑多个因素，如稳定性、精度、温度系数、噪声等。

下面介绍一些常用的设计方法。

1. 采用温度补偿电路来提高稳定性和精度。

2. 采用多级放大器来提高精度和稳定性。

3. 采用反馈电路来提高稳定性和精度。

+ VTHN+2VOD
W/(4L)
VB
-
M4
VDD
W/L
M0
W/L
M1
IREF
Z +
VOUT IOUT=IREF
W/L +
VOD -
M3
VOD -
+
W/L
+
VOD -
M2
VOD -
例4：自偏置 增加R使得 IREFR = VOD，
VGS1 = VTHN + VOD 这样,
VB= VTHN + 2VOD
IOUT
(W (W
/ L)2 / L)1
I REF
IOUT与IREF的比值由器件尺寸的比率决定，不受工艺 和温度的影响。设计者可以通过器件的尺寸比来调整 输出电流的大小。
在λ=0的情况下 ！
2024/10/19
8
• 例子:
– 在电流镜电路的实际设计中，通常采 用叉指MOS管，每个“叉指”的沟道 长度相等，复制倍数由叉指数决定， 减小由于漏源区边缘扩散所产生的误 差，以减小器件的失配造成的电流失 配。.
2024/10/19
VDD IREF
+ VOD R
-
VB = 2VOD +VTHN VOUT
IOUT=IREF
+
M0 X
VOD
M3
Y+
VGS = +
VOD
M1 VOD +VTHN M2
-
16
-
小结
• 工作在饱和区的MOS晶体管可以充当电流源 • 基本电流镜—基于电流复制 • 共源共栅电流镜—提高复制精度 • 大输出摆幅共源共栅电流源—使得输出的下限等

作者简介
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这是《模拟CMOS集成电路设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
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内容摘要
本书还介绍了模拟CMOS集成电路的制造工艺，包括基本的半导体制造工艺流程、CMOS集成电路 的制造过程以及各种工艺参数的控制等。通过本书的介绍，读者可以了解模拟CMOS集成电路制造 的基本原理和工艺流程，为后续的设计和制造工作提供了指导。 本书最后介绍了模拟CMOS集成电路的测试技术，包括测试的基本原理、测试环境的搭建、测试方 法的设计以及测试结果的分析等。通过本书的介绍，读者可以了解模拟CMOS集成电路测试的基本 方法和技巧，为后续的测试工作提供了指导。 《模拟CMOS集成电路设计》这本书是一本关于模拟CMOS集成电路设计的专业书籍，其内容丰富、 系统、全面，适合于从事模拟CMOS集成电路设计、制造和测试的工程技术人员和管理人员阅读。 通过阅读本书，读者可以深入了解模拟CMOS集成电路的基本原理、设计流程、制造工艺和测试技 术等方面的知识，提高模拟CMOS集成电路设计的核心技能，为后续的工作提供有力的支持和指导。
目录分析
《模拟CMOS集成电路设计》是一本由Behzad Razavi和池保勇合著的教材， 于2018年。这本书的内容主要集中在模拟CMOS集成电路设计领域，对于想要深入 了解该领域的学生和工程师来说，是一本非常有价值的参考书籍。以下是对这本 书目录的分析。
从整体结构来看，这本书的目录按照章节顺序排列，共有18章。每一章都围 绕着一个特定的主题，从基础知识到高级技术，内容逐渐深入。这种组织方式使 得读者可以根据自己的需求和兴趣选择阅读章节，也可以按照顺序逐章阅读，逐 步掌握模拟CMOS集成电路设计的各个方面。
精彩摘录
《模拟CMOS集成电路设计》是一本全面介绍模拟CMOS集成电路设计的书籍， 全书从直观和严密的角度阐述了各种模拟电路的基本原理和概念，同时还介绍了 在SOC中模拟电路设计遇到的新问题及电路技术的新发展。本书由浅入深，理论 与实际结合，提供了大量现代工业中的设计实例。

［1］
图 2 中，AMP1 为二级运算放大器， 电路图如 图 3 所示。电路中， 运放工作在深度负反馈状态， 使 a 和 b 两点电压相等，其输出作为驱动的同时还 作为自身的偏置电路，采用自偏置电路可以大大降 ［2 ］ 低电路的工作电流， 并节省了元件 。 由于运算 放大器的引入， 会带来运放失调的问题， 一方面， 运放采用大尺寸器件， 运放输入管的 W / L = 400 / 20 ，另一方面仔细设计版图的布局，使失调减少。
Abstract： The super performance CMOS bandgap voltage reference and current reference were described. In order to reduce the influence of distortion voltage of operational amplifier，twopn seriesconnection structure and large size devices were used. A cascode current mirror was used to produce the bias current，the errors resulted from the effect of the channel length modulation of PMOS were reduced. On the base of the voltage reference，a current reference was presented by adding a positive temperature coefficient current and a negative temperature coefficient. The circuit was fabricated by CSMC 0. 5 μm CMOS technology，the Spectre simulation results show that voltage reference has a temperature coefficient of 20. 4 × 10 － 6 / ℃ from － 40 ℃ to 85 ℃ when the power supply voltage is 5 V and a line regulation is 1. 9 mV / V. The current reference has a temperature coefficient of 27. 3 × 10 － 6 / ℃ with a PSRR of 57 dB. Key words： CMOS； bandgap reference； operational amplifier； PSRR； temperature coefficient EEACC： 2570D 影响 A / D、 D / A 转换精度， 甚至影响到整个系统 的精度和性能。因此设计一个高精度的基准源具有 十分重要的现实意义。由于带隙基准源电路能够实 现高电源抑制比和低温度系数， 且可与标准 CMOS 工艺兼容，因而得到广泛的应用。 本文设计的基准源主要用于 12 位 A / D 转换器

模拟集成电路的基准电压源模拟集成电路是现代电子技术中不可或缺的一部分，而基准电压源则是模拟集成电路中的重要组成部分。

基准电压源是指在一定条件下提供稳定、可靠且精确的电压输出的电路或器件。

它在模拟集成电路中起到了至关重要的作用，可以提供准确的参考电压，用于校准和补偿其他电路的偏差，从而提高整个模拟集成电路的性能和可靠性。

基准电压源的设计需要考虑多个因素，包括温度稳定性、供电电压变化对输出电压的影响、噪声等。

在模拟集成电路中，为了保证基准电压源的稳定性和精度，通常会采用多种技术和电路来实现。

下面将介绍几种常见的基准电压源设计方法。

首先是电压分压型基准电压源。

这种电路通过将参考电压分压得到所需的输出电压。

它可以使用稳定的电阻分压比例来实现，也可以使用二极管的温度特性来实现。

这种方法简单易用，但对供电电压变化和温度变化较为敏感，需要在设计中进行适当补偿和校准。

其次是电流源型基准电压源。

这种电路将电流源的稳定性转化为输出电压的稳定性。

电流源型基准电压源通常采用差分放大电路和反馈电路来实现，可以提供较高的稳定性和精度。

同时，它对供电电压的变化和温度的变化也具有较好的抵抗能力。

但它的设计和调整较为复杂，需要精确的参数匹配和校准。

另外还有基于参考电压源的基准电压源。

这种电路通过使用稳定的参考电压源和放大电路来实现输出电压的稳定。

参考电压源可以使用稳压二极管、参考电压芯片等来提供，而放大电路可以使用运算放大器等来实现。

这种方法的优点是稳定性和精度较高，但对供电电压变化和温度变化仍然具有一定的敏感性。

除了以上几种方法外，还有一些特殊的基准电压源设计，如基于温度补偿的基准电压源、基于电压比较的基准电压源等。

这些方法在特定的应用中可以提供更高的稳定性和精度。

基准电压源在模拟集成电路中起到了至关重要的作用。

它可以提供稳定、可靠且精确的电压输出，用于校准和补偿其他电路的偏差。

不同的基准电压源设计方法有各自的优缺点，需要根据具体的应用需求进行选择和优化。

模拟集成电路的基准电压源一、引言在电子电路中，基准电压源是一种非常重要的元件，它能够提供稳定的电压输出，用于校准和测试其他电路的性能。

在模拟集成电路中，基准电压源的设计和实现是一项关键任务。

本文将详细探讨模拟集成电路的基准电压源的原理、设计方法和应用。

二、基准电压源的原理基准电压源的原理是利用特定的电路结构和元器件特性来实现稳定的电压输出。

常见的基准电压源有电压分压型、温度补偿型、电流源型等。

2.1 电压分压型基准电压源电压分压型基准电压源通过将参考电压与稳定电阻分压来获得稳定的输出电压。

其中，参考电压可以通过电池、稳压二极管或参考电压芯片提供。

2.2 温度补偿型基准电压源温度补偿型基准电压源通过使用温度传感器和补偿电路来实现温度对电压的影响。

这种类型的基准电压源能够在不同温度下提供相对稳定的输出电压。

2.3 电流源型基准电压源电流源型基准电压源通过控制电流的大小来实现稳定的电压输出。

它可以通过调整电流源电阻或采用反馈电路来实现。

三、基准电压源的设计方法设计一个稳定的基准电压源需要考虑多个因素，包括电路拓扑、元器件选择、温度补偿等。

下面介绍几种常用的设计方法。

3.1 基准二极管电压源基准二极管电压源是一种简单且常用的设计方法。

它利用二极管的特性来提供稳定的参考电压。

通过选择合适的二极管和电阻，可以实现较高的稳定性和精度。

3.2 基于运放的电压源基于运放的电压源是一种常见的设计方法。

它利用运放的高增益和稳定性来提供稳定的电压输出。

通过选择合适的运放和反馈电路，可以实现高精度和低温漂移。

3.3 基于参考电压芯片的电压源参考电压芯片是一种专门设计用于提供稳定参考电压的集成电路。

它通常具有高精度、低噪声和低温漂移等特性。

通过选择合适的参考电压芯片和外围电路，可以实现高性能的基准电压源。

四、基准电压源的应用基准电压源在模拟集成电路中有广泛的应用。

下面介绍几个常见的应用场景。

4.1 ADC测量基准电压源用于ADC（模数转换器）的参考电压。

《CMOS模拟集成电路设计》一书是一本非常优秀的集成电路设计著作。它不 仅全面介绍了CMOS模拟集成电路设计的原理和方法，还提供了大量的实例和案例 分析，使读者能够更好地理解和掌握这一领域的知识。本书还具有很高的实用价 值，对于从事集成电路设计的工程师和技术人员来说，是一本非常值得一读的著 作。
阅读感受
《CMOS模拟集成电路设计》这本书的目录结构合理、清晰，有助于读者理解 和掌握CMOS模拟集成电路设计的基本原理和方法。本书的作者在介绍这些原理和 方法时，也充分考虑了读者的背景和需求，使得无论是初学者还是专业人士都能 从中受益。
作者简介
这是《CMOS模拟集成电路设计》的读书笔记，暂无该书作者的介绍。
在书中，作者艾伦博士以其深厚的学术功底和丰富的实践经验，将复杂的 CMOS模拟集成电路设计问题化繁为简，使读者能够更好地理解和掌握这一领域的 知识。同时，书中还提供了大量的实例和案例分析，使读者能够更好地将理论知 识应用到实际工程中去。
本书还具有很高的实用价值。书中不仅对CMOS模拟集成电路的设计和实现进 行了全面的介绍，还对CMOS工艺、CMOS器件模型、电路仿真工具等进行了详细的 介绍。这些内容对于从事集成电路设计的工程师和技术人员来说，都是非常宝贵 的资源。
目录分析
《CMOS模拟集成电路设计》是一本由艾伦所著，于2007年8月由电子工业社 的书籍。本书主要介绍了关于CMOS模拟集成电路设计的特点、原理和方法。为了 更好地理解这本书的内容，我们可以首先通过分析其目录来了解其结构和主题。
我们可以看到这本书的目录非常清晰，分为三个主要部分：引言、主体和结 论。这种结构使得读者可以很容易地了解这本书的整体框架和主要内容。
《CMOS模拟集成电路设计》这本书是一本内容丰富、结构严谨、深入浅出的 专业书籍。无论大家是初入此领域的学子，还是已在此领域有所建树的专业人士， 我相信大家都能从中获得有价值的启示和帮助。这本书对于我来说，不仅仅是一 本书，更是一座知识的宝库，它将持续地指引我在CMOS模拟集成电路设计的道路 上不断前行。

• 与电源无关的偏置
– 自举——互相复制
• 与温度无关的基准
– 负温度系数电路与正温度系数电路相加补偿 – 工艺兼容性；运放失调；反馈；稳定性；启动
• PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置
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17
• 3.2 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 极电压差值就与温度成正比。
例1：如果两个同样的晶体管偏置的集电极电流 分别为nI0和I0，忽略基极电流，则
则
例2：如果如右图的两个晶体管偏置的集电极电 流分别为nI0和I0，忽略基极电流，则
2020/4/8
8
2020/4/8
6
与温度无关的基准
3、与温度无关的基准
• 3.1 负温度系数电压
对于一个双极器件，
而
m -3/2， VT=kT/q，
硅带隙能量Eg 1.12eV
计算VBE的温度系数（假设IC不变）， 例， VBE 750mV，T=300K时， VBE/ T -1.5mV/K
则，
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7
与温度无关的基准
CMOS模拟集成电路设计
带隙基准
带隙基准
提纲
• 1、概述 • 2、与电源无关的偏置 • 3、与温度无关的基准 • 4、PTAT电流的产生 • 5、恒定Gm偏置
2020/4/8
2
概述
1、概述
• 基准
– 目的：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。
– 与温度关系：
• 与绝对温度成正比（PTAT） • 常数Gm特性 • 与温度无关
简化的PTAP电路： 见右图，要使ID1=ID2，必须VX=VY,因此

CMOS模拟集成电路设计 第11章 带隙基准 Copyright 2013, Zhengran
18
11.3 与温度无关的基准
采用下图的结构解决这一问题。
(a)将Q2变为射随，同样可以在其射极获得2VBE的电压。 (b)中采用PMOS电流源对两个三极管进行偏置。
CMOS模拟集成电路设计 第11章 带隙基准 Copyright 2013, Zhengran
那么
∆VBE = VBE1 − VBE 2 = VT ln ⇒ ∂∆VBE / ∂T = k ln n q
nI 0 I − VT ln 0 = VT ln n IS IS
CMOS模拟集成电路设计
第11章 带隙基准
Copyright 2013, Zhengran
11
11.3 与温度无关的基准
例：计算图中电路的 ∆VBE
CMOS模拟集成电路设计
Design of Analog CMOS Integrated Circuit
Nov.2013 郑然 zhengran@
西北工业大学航空微电子中心 嵌入式系统集成教育部工程研究中心
本章内容
第十一章 带隙基准
CMOS模拟集成电路设计
第11章 带隙基准
Copyright 2013, Zhengran
VREF = α1VBE + α 2 ∆VBE
就能得到一个0温度系数的电压VREF (带隙基准电压) 。首先假定
α1 = 1，那么α1VBE 具有的温度系数为 − 1.5mv / K，那么我们来看一下 α 2 ∆VBE的温度系数 : ∂α 2 ∆VBE 令 = α 2 (k / q ) ln mn ≈ (α 2 ln mn) * 0.087 mv / k ,

20110820模拟CMOS 集成电路设计魏延存等
MOS 管型基准源
MOS 管型分压器
简单的基准电压源可以通过在
电源和地之间的分压来实现。

改进型的MOS 型基准源
——具有自偏置_两对电流镜相互提供偏置电流且正反馈，此时所有管子工作在饱和态
I
V
CC V I REF
I
左边两个电路的左边电路脱离
0电流工作点正常工作，需要 附加一个在加电瞬间起作用的 启动电路——S1S2S3。

为了消除沟道调制效应的影响，得到下面的高精度电压（左）电流（右）源。

它们同样需要启动电路。

I REF
REF
二极管型基准源
负温度系数
CTAT 电压源
CTAT 电流源
正温度系数
PATAT 电压源
PTAT 电流源
带隙基准电压源——与温度无关
CTAT 与PTAT 基准源的电压分量相加。

其互补特性可实现零温度系数。

利用自偏置电路or 运放电路可减小电源对基准电压的影响。

带隙基准电压产生电路
经典带隙基准电压产生电路
V 高精度电流源
通过运放与电阻将基准电压转换为高精度的输出电流。

可以通过改变R 改变输出电流大小。

利用上面的正，负温度系数的电压，可以设计一个零温度系数的基准电压，有 以下关系：
VREF VBE (VT ln n)
因为 VBE T 1.5mV / C ，VT T 0.087mV / C ，因此令 1 ，只
要满足上式 ，便可得到零温度系数的VREF。
(ln n)(0.087mV / C) 1.5mV / C
。
•10
利用PTAT电流产生基准电压
M5，M6，M8构成电流镜
又ΔVBE=VTlnn I1=I2=(VT·lnn)/R1 I3=M·(VT·lnn)/R1
VDD
M5
M6
M
M8
I1
A 1
I2
I3
X
Y
R1
n
Q2
Q1
。
•11
带隙电压基准电路
输出基准电压
VREF
VBE,Q3
M
R2 R1
VT
ln n
阻将该电流转变为电压，并与双极型晶体管的VBE相加，最 终获得和温度无关的基准电压 • 通过运算放大器完成VBE和ΔVBE的加权相加，在运算放大器 的输出端产生和温度无关的基准电压
。
•9
内容
• 带隙电压基准的基本原理 • 常用带隙电压基准结构
– PTAT带隙电压基准 – 运放输出电压基准
• 基准电路的发展方向 • PTAT带隙电压基准的设计 • 优化温度特性 • 实训
续电路中加入缓冲器才能提供电流。 2.面积
运放输出基准需要使用3个电阻，并且在Q1和Q2的比值n较小的时候， 需要使用更大阻值的R1和R2。因此消耗更多的芯片面积。
。
•17
内容
• 带隙电压基准的基本原理 • 常用带隙电压基准结构

柴吴尽-CMOS基准电流源CMOS基准电流源设计摘要基准源是在电路系统中为其它功能模块提供高精度的电压基准，或由其转化为高精度电流基准，为其它功能模块提供精确、稳定的偏置的电路。

它是模拟集成电路和混合集成电路中非常重要的模块。

基准源输出的基准信号稳定，与电源电压、温度以及工艺的变化无关。

带隙基准源是集成电路中的重要单元，输出不随温度、电源电压变化的基准电压或电流。

简单介绍了CMOS带隙基准源的基本工作原理；指出了限制其性能的主要因素；分析了低电源电压、低功耗、高精度和高PSRR 四种类型的CMOS带隙基准源。

一款是应用于DAC的带隙基准电路。

该基准电路的核心采用了PNP 晶体管串联来减小运放失调，运放采用的是具有高输入摆幅的折叠式共源共栅结构，偏置电路采用了低压共源共栅电流镜和自偏置低压共源共栅电流镜等结构来为整个基准电路提供偏置。

本文基于SMIC 0.35μm工艺模型库，采用Hspice仿真工具对该基准电路进行仿真，仿真结果为：温度扫描从-40℃到100℃ ,基准源的温度系数为15.7ppm/℃；电源抑制比在1kHz时为75dB, 10kHz时仍有58dB。

仿真结果表明，该基准电路完全能在DAC 系统中正常工作。

关键词CMOS基准电流源；低功耗；温度系数- I --Research of CMOS Bangap Reference SourceAbstractA voltage reference source provides high-precision voltage reference for other functional modules in the circuit system, or high-precision current reference can transformed from it. It is a very important module in the analog integrated circuits and mixed-signal integrated circuits design. The output signal of the voltage reference is stable,and it is independent of supply voltage, temperature and process.Bandgap reference source is an important unit in integrated circuits, which supplied reference voltage or current independent of temperature and supply voltage. The principle of CMOS bandgap reference source was described, and the design challenge was pointed out. Finally, CMOS bandgap reference sources with low supply voltage, low power, high precision and high PSRR were analyzed, respectively.The bandgap reference is used in the DAC. The core of the reference circuit used PNP transistors in series to reduce amplifier offset, and the amplifier used the folded cascode structure to get high input swing, and the bias circuit used the low-voltage cascode current mirror structure and the self-biased low-voltage cascode current mirror structure to bias the entire reference circuit. In the thesis, we simulated the reference circuit by using the Hspice simulation tool based on the SMIC 0.35μm process. The simulation results are that the temperature coefficient of the references is 15.7 ppm/℃when temperature scaned from -40℃to 100℃,and the power supply rejection ratio is 75 dB at 1kHz and there is still 58 dB at 10- II --- I --- I --目录摘要 (I)Abstract .............................................................................................................. I I第1章绪论 (4)1.1 基准的几种主要类型 (4)1.2 本文的研究背景和选题意义 (5)1.3 主要研究内容 (6)1.4 本章小结 (6)第2章CMOS带隙基准源研究现状 (7)2.1 CMOS带隙基准源基本原理 (7)2.2 改进的CMOS带隙基准源 (9)2.2.1 低电源电压CMOS带隙基准源电路 (9)2.2.2 低功耗带隙基准源电路 (14)2.2.3 高精度带隙基准源 (15)2.3 本章小结 (19)第3章两种典型CMOS基准电流源对比 (20)3.1 一种低电压高精度CMOS基准电流源 (20)3.1.1 电路描述 (21)3.1.2 仿真结果 (23)3.2 一种低温漂低电源电压调整率CMOS基准电流源 (24)3.2.1 新型基准电流源理论与方案 (24)3.2.2 仿真验证及结果分析 (29)3.3 本章小结 (30)第4章一种应用于DAC中的带隙基准源的设计 (32)4.1 DAC模数转换器的原理 (32)4.2 带隙基准电路设计指标 (35)4.3 带隙基准电路设计 (35)4.3.1 带隙基准主体电路设计 (35)4.3.2 启动电路设计及基准稳定性考虑 (37)4.3.3 运算放大器的设计 (38)4.3.4 偏置电路设计 (41)4.4 仿真结果 (43)4.5 版图设计 (45)4.5.1 设计规则 (45)- II --4.5.2 版图设计需要考虑的因素 (46)4.6 本章小结 (47)结论 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (51)- III --第1章绪论基准电路包括基准电压源和基准电流源，它在电路中提供电压基准和电流基准。

;
VBE 2mV/C T
(2)由NPN管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz， Vz=6～9V，它的温度系数：
VZ 2mV/C T
(3)等效热电压Vt＝26mV，温度系数
Vt 0.086 mV/C T
Dr. Jian Fang . UESTC



正向二极管基准电路 齐纳二极管基准电路 具有温度补偿的齐纳基准电路 负反馈基准源电路 参考电压源
Dr. Jian Fang . UESTC
Dr. Jian Fang . UESTC
V
' REF
R2 VREF 1 R 1
Dr. Jian Fang . UESTC
4. CMOS基准电压源
Dr. Jian Fang . UESTC

根据MOS晶体管次开启区电特性的理论分析, 当N沟MOSFET工作在次开启区时, 若其源极 电压不为零, 则其漏电流可表示为
T0 R2 5 1 4 Vgo VBEO ln n 1 ln T R1 3 Vt 0 2 3
VREF T T Vg 0 nVt 0
0
Dr. Jian Fang . UESTC
;
VBE 2mV/C T
(2)由NPN管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz， Vz=6～9V，它的温度系数：
VZ 2mV/C T
(3)等效热电压Vt＝26mV，温度系数
Vt 0.086 mV/C T
Dr. Jian Fang . UESTC
具有温度补偿的齐纳基准电路
VTE VFB 2 F
QB COX

– 与温度关系：
• 与绝对温度成正比（PTAT） • 常数Gm特性 • 与温度无关
2020/6/28
3
与电源无关的偏置
2、与电源无关的偏置
• 电流镜
电阻IREF？
与电源有关
与电源无关的电流镜
互相复制——“自举” 忽略沟道长度调制效应，
问题：电流可以是任意的！
2020增/6/2加8 一个约束：RS
IC2
IC2
2020/6/28
10
与温度无关的基准
• 3.3 带隙基准（续）
讨论 •与CMOS工艺兼容
在常规（标准）N阱CMOS工艺中， 可以形成PNP型晶体管。
2020/6/28
11
与温度无关的基准
• 3.3 带隙基准（续）
讨论（续） •运放的失调
不接地， 工艺不兼容
2020/6/28
12
与温度无关的基准
4
与电源无关的偏置
• “简并”偏置点
电路可以稳定在两种不同的工作状态的一种。 •Iout0 •电路允许Iout=0
增加启动电路，使电路在上电时摆脱简并偏置点。
启动电路的例子： 条件： 上电时提供通路：VTH1+VTH5+|VTH3|<VDD 启动后保证M5关断：VGS1+VTH5+|VGS3|>VDD
2020/6/28
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与温度无关的基准3、与温度无关源自基准• 3.1 负温度系数电压
对于一个双极器件，
而
m-3/2， VT=kT/q，
硅带隙能量Eg 1.12eV
计算VBE的温度系数（假设IC不变），例，
VBE750mV，T=300K时， VBE/ T -1.5mV/K