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低压CMOS带隙基准电压源设计作者：宁江华王基石杨发顺丁召来源：《现代电子技术》2010年第07期摘要:基准源是模拟集成电路中的基本单元之一,它在高精度ADC,DAC,SoC等电路中起着重要作用,基准源的精度直接控制着这些电路的精度。
阐述一个基于带隙基准结构的Sub-1 V、低功耗、低温度系数、高电源抑制比的CMOS基准电压源。
并基于CSMC 0.5 μm Double Poly Mix Process对电路进行了仿真,得到理想的设计结果。
关键词:CMOS基准电压源; 低功耗; Sub-1 V; 高电源抑制比中图分类号:TM13 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)07-0115-03Design of Low Voltage CMOS Bandgap Voltage ReferenceNING Jiang-hua1, WANG Ji-shi1, YANG Fa-shun1,2, DING Zhao1,2(1. College of Science, Guizhou University, Guiyang 550025, China;2. Guizhou Provincial Key Lab. for Micro-Nano-Electronics and Software, Guiyang 550025, China)Abstract:Voltage reference is a basic cell of analog integrated circuits. It performs an important role in many analog ICs whose precision is controlled by the precision of these cells, such as ADC, DAC, SOC and so on. A CMOS voltage reference circuit with Sub-1 V output voltage, low power consumption, low temperature coefficient and high PSRR is introduced. The simulation for the circuit was performed based on the CSMC 0.5 μm double poly mix process. The ideal design results were gained.Keywords:CMOS voltage reference; low power consumption; Sub-1 V; high PSRR0 引言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。
低成本多路输出CMOS带隙基准电压源设计蔡元;张涛【摘要】在传统Brokaw带隙基准源的基础上,提出一种采用自偏置结构和共源共栅电流镜的低成本多路基准电压输出的CMOS带隙基准源结构,省去了一个放大器,并减小了所需的电阻阻值,大大降低了成本,减小了功耗和噪声.该设计基于华虹1 μm的CMOS工艺,进行了设计与仿真实现.Cadence仿真结果表明,在-40～140℃的温度范围内,温度系数为23.6 ppm/℃,静态电流为24μA,并且能够产生精确的3V,2V,1V和0.15V基准电压,启动速度快,能够满足大多数开关电源的设计需求与应用.%Based on the traditional Brakaw bandgap reference source, a CMOS bandgap reference source structure of low-cost multi-path reference voltage output is presented, which adopts a self-biased structure and cascode current mirror instead of an amplifier. It decreases the demands of the resistance value, and reduces the cost, power consumption and noise greatly. The circuit was implemented with Hua Hong lμm CMOS technology. Cadence simulation results show that its temperature coefficient is 23. 6 ppm/℃ and the quiescent current is 24 μA at the range of - 40~140℃ , it can generate accurate reference vultages of 3 V, 2 V, 1 V and 0.15 V, has a advantage of fast start-up, and meets the design requirements of the most switching power supplies.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)016【总页数】4页(P130-133)【关键词】带隙基准源;多路基准电压输出;温度系数;Cadence【作者】蔡元;张涛【作者单位】武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TN710-340 引言带隙基准电压源通常是模拟和混合信号处理系统中重要的组成模块，它用来提供高稳定的参考电压，对系统的性能起着至关重要的作用。
一种结构简单的CMOS带隙基准电压源设计周晏1+,蒋林2+,曾泽沧3+（西安邮电学院 陕西 西安 710061）Abstract: This paper proposes a precise CMOS bandgap voltage reference with high power supply rejection ratio (PSRR). The voltage supply is 3.3V. Using CSMC 0.5 um CMOS process, Spectre simulation shows that the average temperature coefficient is 45.53×10-6/℃ in the rage of -40～80℃. The circuit also has change small when power supply voltage changes from 2～5V. The PSRR is the -73.3dB.Key words: bandgap; power supply rejection ratio; temperature coefficient摘 要: 本文提出了一种结构简单高电源抑制比的CMOS带隙基准电压源，供电电源3.3V。
采用CSMC 0.5um CMOS工艺。
Spectre仿真结果表明，基准输出电压在温度为-40～+80℃时，温度系数为45.53×10-6/℃，输出电压在电源电压为2～5V范围内变化小。
电源抑制比达到-73.3dB。
关键词: 带隙基准;电源抑制比;温度系数文献标识码: A 中图法分类号: TN4321 引言随着集成电路工艺和设计水平的发展，在模/数转换器(ADC)、数/模转换器(DAC)等混合信号集成电路设计中,高性能的电压基准源设计已成为关键技术之一 [1]。
带隙基准源具有以下优点：与标准CMOS工艺完全兼容，可以工作于低电源电压下，温度漂移、噪声和PSRR等性能能够满足大部分系统的要求[4]。
低功耗带隙基准电压源电路设计蒋本福【摘要】文章提出一种三层self-cascode管子工作在亚阈值区的低功耗带隙基准电压源电路.该电路具有电路结构简单、功耗低、温度系数小、线性度小和面积小等特点.采用CSMC 0.18μm的标准CMOS工艺,华大九天Aether软件验证平台进行仿真.仿真结果表明,在tt工艺角下电路的启动时间为6.64μs,稳定输出的基准电压Vref为567 mV;当温度在-40℃~125℃范围内时,tt工艺角下基准电压Vref的温度系数TC为18.8 ppm/℃;电源电压在1.2 V~1.8 V范围内时,tt工艺角下基准电压Vref的线性度为2620 ppm/V;在10 Hz~1 kHz带宽范围内,tt工艺角下基准电压Vref的电源抑制比(PSRR)为51 dB;版图核心面积为0.00195 mm2.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2017(036)003【总页数】3页(P39-41)【关键词】Aether软件;功耗;温度系数;线性度;面积【作者】蒋本福【作者单位】吉林大学珠海学院,广东珠海519000【正文语种】中文【中图分类】TN432在模拟IC和混合IC中，带隙基准电压是不可缺少的电路模块。
传统的低压、低功耗带隙基准电路是基于垂直双极晶体管，在文献[1-2]中分别提出了多种设计方法。
然而，这些方法都需要几百兆欧姆的电阻实现低功耗运行，占用较大芯片面积，浪费资源。
参考文献[3]也提出了由几个工作在亚阈值区的MOS管组成的电路，虽然保证了低功耗，但是也出现了温度补偿不够等问题。
为了实现低温漂带隙基准电压电路，高阶温度补偿技术[5]必须得到广泛应用，以减小带隙电压的温度系数。
因此本文提出在低功耗的带隙基准基础上增加高阶温度补偿电路来实现低温漂基准电压电路。
电路原理图如图1所示，主要由启动电路[4]、电流产生电路[5]和self-cascode[4-5]自偏置电路三部分组成。
摘要摘要在模拟及数模混合集成电路设计中，电压基准是非常重要的电路模块之一，而通过巧妙设计的带隙电压基准更是以其与电源电压、工艺、温度变化几乎无关的特点，广泛应用在LDO及DC-DC集成稳压器、射频电路、高精度A／D和D／A 转换器等多种集成电路中。
随着大规模集成电路的日益复杂和精密，亦对带隙基准电压的温度稳定性提出了更高的要求。
传统的带系基准电压源只能产生固定的近似1.2V的电压不能满足在低压场合的应用。
电流模带隙电路采用正温度系数的电流支路(PTAT)和负温度系数的电流支路(CTAT)并联产生与温度无关的基准电流。
然后让此电流在电阻上产生基准电压。
电流模带隙结构可以得到任意大小的基准电压。
本次设计的低压二次温度补偿高精度带隙基准电压源使用的工艺是TSMC 0.18μm 混合模拟CMOS 工艺，输出基准电压可调节，设计预期指标：温度系数10ppm/℃，电源抑制比在低频时接近80dB，高频时也能达到45dB，电源电压范围为1.5V到2.4V。
关键词：带隙基准源；二次温度补偿；温度系数；电源抑制比ABSTRACTA Low-voltage and High precision CMOS bandgap reference designIn the design analog and digital mix-mode circuits, bandgap reference is one mode of the most important circuits. And the bandgap voltage references which through clever design are also with its power supply voltage, process, with the characteristics of temperature change almost irrelevant, widely used in LDO and DC - DC integrated voltage stabilizer, RF circuit, high-precision A/D and D/A converter and so on many kinds of integrated circuits. Along with large scale integrated circuit of the increasingly complex and precision, also bandgap benchmark voltage temperature stability put forward higher request. The traditional belt department benchmark voltage source produces fixed approximate 1.2V, cannot satisfy the voltage in the application of low-pressure occasions. Current mode bandgap circuit USES is the temperature coefficient of current branch and negative temperature coefficient of current branch regardless of temperature of parallel produce benchmark current. Then let the current benchmark voltage produce in the resistance. Current mode bandgap structure can get any size benchmark voltage The design of low-pressure second temperature compensation high-precision bandgap voltage sources used benchmark craft is TSMC 0.18 um hybrid analog-digital craft, Output benchmark voltage can be adjusted, Temperature coefficient is 9ppm/℃, Power Supply Rejection Ratio can be 86dB,Supply voltage range from 1.5V to 2.5 V. Reached the expected performance indicators. Simple structure and realize low output voltage requirements.Key Words: Bandgap benchmark source；Second temperature compensation；Temperature coefficient；Power Supply Rejection Rati目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2基准源的分类与特点 (1)1.3文章结构 (2)第2章偏置电路 (7)2.1偏置电路的概述 (7)2.2与电源无关的偏置电路 (7)第3章带隙基准的结构原理 (8)3.1带隙基准基本原理 (8)3.2W IDLAR 结构 (13)3.3K UJIK 结构 (13)3.4双极晶体管的温度特性-负温度系数电压 (12)3.5双极晶体管的温度特性-正温度系数电压 (14)3.6非线性项补偿带隙基准源电路图 (15)第4章带隙核心电路的设计 (16)4.1基准源整体结构 (16)4.2运放的设计 (16)4.2.1 运放的结构 (16)4.2.2相位的补偿 (18)4.2.3失调电压对基准电压源的影响 (18)4.2.4运放仿真结果 (19)4.3启动电路的设计 (20)4.4基准电路的设计 (23)第5章仿真结果 (24)第6章结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第7章外文资料原文 (32)7.1 BANDGAP REFERENCE (32)7.2C OLLECTOR C URRENT V ARIATION (34)第8章译文 (35)8.1带隙基准 (35)8.2集电极电流变化 (38)第1章绪论第1章绪论1.1研究背景基准电压源或电压参考(V oltage Reference)通常是指在电路中用作电压基准的高稳定度的电压源。
一种高性能的低压CMOS带隙基准电压源的设计安胜彪;侯洁;魏月婷;陈书旺;文环明【摘要】提出一种新型的芯片内基准电压源的设计方案,基准电压源是当代数模混合集成电路以及射频集成电路中极为重要的组成部分.为满足大规模低压CMOS集成电路中高精度比较器、数模转换器、高灵敏RF等电路对基准电压源的苛刻需要,芯片内部基准电压源大部分采用基准带隙电压源.研究并设计了一种低功耗、超低温度系数和较高的电源抑制比的高性能低压CMOS带隙基准电压源.其综合了一级温度补偿、电流反馈技术、偏置电路温度补偿技术、RC相位裕度补偿技术.该电路采用台积电(TSMC)0.18 μm工艺,并利用Specture进行仿真,仿真结果表明了该设计方案的合理性以及可行性,适用于在低电压下电源抑制比较高的低功耗领域应用.%This article proposed a new design of a chip benchmark power sourse, which is a very important component of mixed signal IC and RF integrated circuit. To meet the requirement of low voltage and large-scale integrated CMOS circuit of high-precision, the use of reference source is rigors forA/D and D/A converter, high sensitive RF circuits and so on. Most parts of the benchmark source employ benchmark bandgap voltage source on chip, so a low power consumption, low temperature coefficient and high performance low pressure CMOS bandgap benchmark voltage source with higher PSRR is designed. It uses one level temperature compensation, current feedback technology, offset circuit temperature compensation technology and RC phase margin compensation technology. This circuit adopts the 0. 18 urn process of TSMC, and uses the Specture to simulate. The simulation result verifies the feasibility and rationality of the design.The circuit can be uesd for low voltage and tow power consumption with higher PSRR.【期刊名称】《河北科技大学学报》【年(卷),期】2012(033)004【总页数】5页(P325-329)【关键词】带隙;基准电压源;低温度系数;高电源电压抑制比【作者】安胜彪;侯洁;魏月婷;陈书旺;文环明【作者单位】河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学信息科学与工程学院,河北石家庄050018【正文语种】中文【中图分类】TN45集成电路技术和半导体工艺发展至今，特别是在深亚微米和超深亚微米CMOS技术的支持下，在数据接收系统、数模转换器、电压控制器、各种芯片的驱动以及各种测量设备中的基准带隙电压源应用都非常广泛。
基于一阶温度补偿技术的CMOS带隙基准电压源电路-图文为满足深亚微米级集成电路对低温漂、低功耗电源电压的需求，本文提出了一种在0.25mN阱CMOS工艺下，采用一阶温度补偿技术设计的CMOS带隙基准电压源电路。
电路核心部分由双极晶体管构成，实现了VBE和VT的线性叠加，获得近似零温度系数的输出电压。
T—SPICE软件仿真表明，在 3.3V电源电压下，当温度在-20～70℃之间变化时，该电路输出电压的温度系数为10某10-6／℃，输出电压的标准偏差为1mV，室温时电路的功耗为5.2831mW，属于低温漂、低功耗的基准电压源。
近年来，集成电路的快速发展，基准电压源在模拟集成电路、数模混合电路以及系统集成芯片(SOC)中都有着非常广泛的应用，对高新模拟电子技术的应用和发展也起着至关重要的作用，其精度和稳定性会直接影响整个系统的性能。
因此，设计一个好的基准源具有十分现实的意义。
1带隙基准电路的基本原理带隙基准电压源的目的是产生一个对温度变化保持恒定的量，由于双极型晶体管的基极电压VBE，其温度系数在室温(300K)时大约为-2.2mV／K，而2个具有不同电流密度的双极型晶体管的基极-发射极电压差VT，在室温时的温度系数为+0.086mV／K，由于VT与VBE的电压温度系数相反，将其乘以合适的系数后，再与前者进行加权，从而在一定范围内抵消VBE的温度漂移特性，得到近似零温度漂移的输出电压VREF，这是带隙电压源的基本设计思想。
1．1带隙基准电压源核心电路本文提出的电路核心结构如图1所示，在电路中双极晶体管构成了电路的核心，实现了VBE与VT的线性叠加，获得近似为零温度系数的输出电压。
图1中双极型晶体管Q1和Q2的发射区面积相同，Q3和Q4的发射区面积相同，考虑设计需求，取Q1和Q2的发射区面积为Q3和Q4的发射区面积的8倍。
假设双极晶体管基极电流为零，运放的增益足够大，则a点和b点的电压相等，即：在实际电路中，经过计算可知当取R3／R1=2.3066时，可以得到室温下的近似零温度系数的输出参考电压。
一个低压高阶曲率补偿的CMOS带隙基准电压源的设计李娟;常昌远;李弦【摘要】运用带隙基准的基本原理,采用0.6μm的CMOS工艺,对一个低压高阶曲率补偿的高性能CMOS带隙基准电压源进行研究,并结合所提出电路给出了高阶曲率补偿的数学表达式.Cadence软件仿真结果显示:电源电压最低可为1.2 V,在-20～100℃温度范围内,输出电压为0.6 V,温度系数为9.1 ppm/℃,即基准输出电压随温度变化不超过士0.1%.低频(f=1 kHz)时PSRR为-78 dB.在室温电源电压为1.2 V时总功耗约为38 μW.整个带隙基准电压源具有良好的综合性能.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)022【总页数】3页(P169-171)【关键词】CMOS带隙基准电压源;高阶曲率补偿;低温度系数;低电源电压【作者】李娟;常昌远;李弦【作者单位】东南大学,微电子中心,江苏,南京,210096;东南大学,集成电路学院,江苏,南京,210096;东南大学,微电子中心,江苏,南京,210096【正文语种】中文【中图分类】TN432集成电路的飞速发展，使得电压基准被广泛用于DC-DC,LDO,A/D,D/A以及DRAMs、快速闪存器等模拟或混合电路中。
他要求输出电压不随电源电压、工艺参数和温度的变化而变化。
在众多的基准实现电路中，带隙基准(BGR)电路的研究最为广泛[1]。
其中温度系数作为重要的参数指标之一，已经产生了许多的改进方法。
从一阶线性补偿到曲率补偿如二阶，三阶补偿，指数补偿，对数补偿(亚阈值电路)等。
而且补偿方式众多,如电流相减补偿法[2],电压叠加补偿法[3],利用不同质电阻上电压降的叠加实现温度系数的曲率补偿[4],阶段性电流模式补偿[5]等,可获得最好温度系数达到几个ppm/℃。
只是这些曲率补偿的方法需要采用亚阈值区工作，或者特殊工艺的电阻等对设计或工艺有其他的要求。
而对于标准CMOS工艺，有可能无法实现。
亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源设计思路随着集成电路技术的不断发展，电子产品对于基准源的要求也越来越高。
其中，曲率补偿CMOS带隙基准源作为一种新型的基准源设计方案，受到了广泛关注。
本文将围绕这一主题展开，介绍亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源的设计思路。
1. 阐述亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源的基本原理亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源是基于CMOS工艺的一种新型基准源设计方案。
其基本原理是利用CMOS技术中的晶体管和电容器等器件，结合曲率补偿和带隙参考电压的原理，实现对基准源的高精度输出。
2. 分析常见的亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源设计方案目前，针对亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源的设计方案有多种，比如基于单电源电路的设计方案、基于电流源和电压源的混合设计方案等。
这些设计方案各有特点，可以根据具体的应用需求选择合适的方案。
3. 探讨亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源设计中的关键技术问题在设计亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源时，需要克服一些关键技术问题，比如温度漂移、功耗、线性度等。
针对这些问题，可以通过优化电路结构、选择合适的器件参数以及采用合适的校准技术等方法进行解决。
4. 提出优化亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源的设计思路针对亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源的设计，可以从多个方面进行优化，比如优化电路结构、选择高精度的器件、采用先进的校准技术等。
在设计过程中，还可以借鉴先进的模拟电路设计理念，确保设计的稳定性和可靠性。
5. 结语亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源是一种具有广阔应用前景的新型基准源设计方案。
通过优化设计思路和克服关键技术问题，可以实现对基准源输出精度的提升，为电子产品的性能提升提供可靠的支撑。
以上便是关于亚1v曲率补偿CMOS带隙基准源设计思路的一些介绍，希望对读者有所帮助。
在未来的发展中，随着集成电路技术的不断进步，相信这一设计方案将会得到更广泛的应用，并为电子产品的性能提升带来新的活力。
