一种高精度电压基准源的测试方法

一种高精度的CMOS带隙电压基准作者：高菊周玮来源：《现代电子技术》2010年第02期摘要:介绍一种采用二阶补偿技术的带隙电压基准电路。

基于一阶曲率补偿的带隙电压基准,利用晶体管基极_发射极电压Vbe与温度T的非线性关系,通过PTAT2电路补偿Vbe的二阶项,从而改善了基准电压的温度特性。

Cadence软件仿真结果表明,工作电压为5 V,在-35～+110 ℃的温度范围内,其温度系数可达2.89 ppm/℃。

关键词:带隙电压基准;二阶曲率补偿;温度系数;Cadence中图分类号:TN710文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)02-012-03High Precision CMOS Bandgap Voltage ReferenceGAO Ju1,2,ZHOU Wei2,3(1.Chongqing University,Chongqing,400065,China;2.National Laboratory of Analog Integrated Circuits,No.24 Research Institute,CETC,Chongqing,400060,China;3.Chongqing University of Posts and Telecommunications,Chongqing,400065,China)Abstract:A high_precision bandgap reference circuit with high_order compensation technique is presented.Based on the BGR with first_order curvature compensation and using base_emitter voltage Vbes nonlinear dependence of temperature T,the temperature performance of the voltage reference has been enhanced by offsetting the high_order term in Vbewith a PTAT2 term.Simulation result shows that single power supply is 5 V,the temperature coefficient is 2.89 ppm/℃ over the range of -35～+110 ℃.Keywords:bandgap voltage reference;second_order curvature compensation;temperature coefficient;Cadence0 引言集成电路的飞速发展,使得电压基准被广泛用于ADC,DAC,LDO等模拟或混合电路中。

收稿日期:2021-01-15基金项目:陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JM -583)通信作者:唐威,教授,博士,研究方向为集成电路设计㊂E-mail :tangwei @xupt .edu .cn电子元件与材料Electronic Components and Materials第40卷Vol .40第4期No .44月Apr2021年2021宽温度范围高精度基准电压源设计师洋洋,唐㊀威,刘㊀伟(西安邮电大学电子工程学院,陕西西安㊀710121)摘㊀要:针对传统Brokaw 型带隙基准电压源温度系数较高的问题,采用高阶曲率补偿方法,利用PN 结反向饱和电流随温度敏感变化的原理,通过将与基准电压温度系数呈相反趋势的补偿电流注入到基准核心部分,对基准输出电压进行温度补偿,实现了宽温度范围内基准电压源的高精度输出㊂电路基于0.18μm BCD 工艺设计㊂仿真结果表明,在3.3V 电源电压下,基准输出电压为1.978V ,在-40~+150ħ温度范围内,基准电压的温度系数为5.82ˑ10-6/ħ,低频时电源抑制比(PSRR )为79.4dB ㊂关键词:带隙基准;高精度;宽温度范围;曲率补偿中图分类号:TN 432文献标识码:ADOI :10.14106/j .cnki .1001-2028.2021.1736引用格式:师洋洋,唐威,刘伟.宽温度范围高精度基准电压源设计[J ].电子元件与材料,2021,40(4):387-392.Reference format :SHI Yangyang ,TANG Wei ,LIU Wei.Design of a wide -temperature -range and high -precision voltage reference [J ].Electronic Components and Materials ,2021,40(4):387-392.Design of a wide -temperature -range and high -precision voltage referenceSHI Yangyang ,TANG Wei ,LIU Wei(School of Electronic Engineering,Xi an University of Post and Telecommunications,Xi an㊀710121,China)Abstract :A high -order curvature compensation method was used to solve the problem of high temperature coefficient of the traditional Brokaw bandgap reference.Since the reverse saturation current of PN junction changes sensitively with temperature and its trend with temperature is opposite to the reference voltage ,it was inputed into the core part of the reference as the compensation current ,and the temperature compensation of the output voltage was realized.As a result ,a high precision output of the reference was obtained over a wide temperature range.The circuit was designed based on 0.18μm BCD process.The simulation results show that the output voltage is 1.978V under 3.3V supply voltage.The temperature coefficient of thereference voltage is 5.82ˑ10-6/ħin the temperature range of -40～+150ħ.The PSRR is 79.4dB at low frequency.Key words :bandgap reference ;high precision ;wide -temperature rage ;curvature compensated㊀㊀带隙基准电压源因具有较低温度系数和较高电源抑制比的特点,被广泛用于DC -DC ㊁模数转换器(ADC )以及低压差线性稳压器(LDO )等数模混合集成电路中[1-2]㊂传统的带隙基准电压源是通过将双极型晶体管具有负温度系数的基极-发射极电压(V BE )与正温度系数(PTAT )的电压(ΔV BE )以适当的权重相加,从而得到零温度系数的输出电压值㊂然而,传统的带隙基准电压源仅对温度特性曲线进行一阶补偿,难以满足现代高精度系统的要求㊂为了得到低温漂的基准电压源,需要进行高阶补偿[3-5]㊂对此,许多文献提出了不同的补偿方法来降低温度系数㊂文献[6]采用分段补偿技术,通过在电路中加入两个不同的曲率补偿电路,在低温段和高温段分别实现对基准电压的曲率补偿,但这种电路较复杂,且电源抑制比(PSRR )较低;文献[7]利用MOS 管工作在亚阈值区时漏电流和栅源电压的非线性特性,通过引入与基电子元件与材料准电压温度系数成相反趋势的高阶补偿电流对基准电压进行曲率补偿;虽然文献[7]在宽温度范围内降低了温度系数,但是由于使用了较多的三极管,导致占用的面积较大㊂本文设计的带隙基准电压源基于Brokaw 基本结构,利用PN 结的反向饱和电流随温度敏感变化的原理,在高温段进行了曲率补偿,使其在-40~+150ħ的宽温度范围内表现出5.82ˑ10-6/ħ的低温漂特性㊂1㊀传统Brokaw 型带隙基准电压源图1是传统的Brokaw 型带隙基准结构㊂图中,运算放大器的输出端与Q 1㊁Q 2的基极相连,为Q 1㊁Q 2提供基极电流㊂由于运算放大器的电压钳位作用使得电阻R 3和R 4上的电压降相等,若R 3=R 4,则流过R 3和R 4两条支路的电流相等,此时三极管Q 1和Q 2的基极-发射极电压差为:ΔV BE =V BE1-V BE2=V T ln I S2I S1æèçöø÷=V T ln N (1)于是流过电阻R 1的电流为:I =ΔV BE R 1=V T ln N R 1(2)则流过电阻R 2的电流为2I ㊂该电流作用在R 2上,可以产生一个具有正温度系数的电压,将该电压与Q 2的基极-发射极电压V BE 相加,便可得到输出电压V REF的表达式为:V REF =V ΒΕ2+2R 2R 1V Τln N(3)通过改变R 1㊁R 2的大小,可以获得一个与温度无关的基准电压㊂由文献[8]可知,三极管的基极-发射极电压V BE随温度变化并不是线性的,它可以表示为[9]:V BE (T )=V G0-T T 0(V G0-V BE0)-(η-α)V T ln(T T 0)(4)式中:T 为热力学温度;T 0是参考温度;V G 0是在温度为T 0时的发射结电压;η是与工艺有关但与温度无关的常数;α的值与集电极电流I C 的温度特性有关(当I C 与温度成正比时,α=0;当I C 与温度无关时,α=1)㊂图1㊀传统Brokaw 型带隙基准电压源Fig .1㊀Conventional Brokaw -type bandgap voltage reference式(4)中的V T ln (T /T 0)体现出非线性项,式(3)只能实现一阶温度补偿,获得近似零温度系数的基准电压㊂因此,要得到高精度的基准输出电压,必须对V BE 的非线性分量进行高阶补偿㊂2㊀宽温度范围高精度基准电压源设计本文设计的宽温度范围高精度基准电压源整体电路如图2所示,包含启动电路㊁偏置电路㊁带隙基准核心电路和曲率补偿电路㊂2.1㊀带隙基准核心电路图2中的Q 3㊁Q 4和R 5~R 9以及运算放大器(M 16~M 23)组成一阶带隙基准电压源㊂其中,Q 3和Q 4发射极结面积之比为1ʒ8,R 5=R 6㊂利用运放的 虚短 特性,钳位A 点和B 点电压,使得V A =V B ㊂假设Q 3和Q 4的集电极电流为I 1,则:I 1=ΔV BE R 8=V T ln8R 8(5)由KCL 有流过R 9和R trim 的电流为2I 1,所以有:V C =V E4-V R8=2I 1(R 9+R trim )=V E3(6)因此Q 3基极电压为:V B3=V C +V BE3=2I 1(R 9+R trim )+V BE3(7)于是带隙基准电压可表示为:㊃883㊃师洋洋,等:宽温度范围高精度基准电压源设计V REF =2(R 9+R trim )R 8V T ln8+V BE3(8)然后通过电阻升压网络可得到基准输出电压V OUT :V OUT =V REF R 3+R 4R 4æèçöø÷=2(R 9+R trim )R 8V T ln8+V BE3éëêêùûúúR 3+R 4R 4(9)为了产生零温度系数的带隙基准电压,对V OUT 关于温度T 求偏导,即: V OUT T= V T T2(R 9+R trim )(R 3+R 4)ln8R 8R 4+V BE3 TR 3+R 4R 4(10)由式(10)可看出,通过调节电阻R 3㊁R 4㊁R 8和R 9的比值即可得到理想的零温度系数的基准输出电压V OUT ,然后通过分压网络可得到多个零温度系数电压值,分别为电路中需要的模块提供参考㊂其中,R trim 的作用是为了解决实际生产中的偏差失配问题加入的修调电阻,减少误差㊂式(9)是在理想条件下得到的基准输出电压值㊂图2中,由于三极管Q 3㊁Q 4存在来自于R 3的基极电流,这就导致R 3和R 4上的电流不一致,使V OUT 在V REF 的基础上产生一定的温差,并且精度㊁电源抑制比等参数也会受到影响[10]㊂因此,式(9)的表述并不准确,本文通过在Q 3㊁Q 4的基极加入电阻R 7来消除基极电流带来的误差[11]㊂首先假设三极管Q 3和Q 4的基极电流为I b ,则加入电阻R 7后带隙基准电压可表示为:VᶄREF =2(ΔV BE -I b R 7)R 8(R 9+R trim )+V BE3㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀=2(R 9+R trim )R 8ΔV BE +V BE3-2I b R 7R 8(R 9+R trim )=V REF -2I b R 7R 8(R 9+R trim )㊀㊀㊀㊀㊀㊀(11)式(11)第二项多项式中I b 随温度变化,使得V ᶄREF在V REF 基础上多了一个随温度变化的微小变量,从而导致基准输出电压V OUT 的温度特性也发生了一定的变化㊂由于Q 3和Q 4从R 3抽取了两份基极电流,因此基准输出电压可表示为:VᶄOUT=VᶄREF R 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀=V REF -2I b R 7R 8(R 9+R trim )éëêêùûúúR 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3=V OUT -2I bR 7R 8(R 9+R trim )R 3+R 4R 4æèçöø÷+2I b R 3(12)图2㊀宽温度范围高精度基准电压源整体电路Fig .2㊀The complete circuit diagram of the voltage reference withwide -temperature -range and high -precision㊀㊀由式(11)可以看出,对于带隙基准电压V ᶄREF 来讲,即使加入了R 7仍然可以通过调节R 8和R 9的比值来得到一个零温度系数的基准电压㊂对于基准输出电压V ᶄOUT 来讲,通过调节R 7(R 9+R trim )(R 3+R 4)R 8R 4的值,使之等于R 3,即可将式(12)的后两项消除,从而㊃983㊃电子元件与材料可得到R7的值为:R7=R3R4R8(R3+R4)(R9+R trim)(13)2.2㊀曲率补偿电路曲率补偿电路由M28-M30和Q5构成㊂I S由BE结短接的NPN晶体管Q5形成,补偿电流I COMP1和I COMP2通过M28-M30电流镜结构分别注入到A点和B点,对PTAT电流进行补偿㊂IS可以表示为:I S(Τ)=CΤγexp(-qV G0kΤ)(14)式中:C是与PN结的结面积及掺杂浓度有关的常数;γ在一定温度范围内也是常数;VG0为绝对零度时PN 结材料的导带底和价带顶电势差,对于给定的PN结材料,V G0为定值;q为电子的电荷量;k为玻尔兹曼常数;T为热力学温度㊂令λ=qV G0k,并用泰勒展开式e xʈ1+x+x22+x36展开,则I S可以表示为:I SʈC(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)(15)图2中,M28㊁M29和M30的宽长比为1ʒ8ʒ1,于是补偿电流I COMP1和I COMP2为:I COMP1=C(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)=I S㊀(16)I COMP2=8C(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)=8I S(17)经过一阶补偿和曲率补偿后的带隙基准电压可以表示成:V REF=V BE3+2R9+R trim()R8V Tln8+R9+R trim()I COMP1+I COMP2()=V BE3+2ln8R9+R trim()R8V T+R9+Rtrim()I COMP1+I COMP2()=V BE3+2ln8R9+R trim()R8KTq+R9+Rtrim()I COMP1+I COMP2()(18)将式(18)代入式(9)可得到基准输出电压V OUT的表达式为:V OUT=R3+R4R4æèçöø÷V BE3+2ln8R9+R trim()R8KTq+éëêê㊀㊀㊀㊀R9+R trim()I COMP1+I COMP2()ùûúú(19)令K0=R3+R4R4K1=2K ln8(R3+R4)(R9+R trim)qR4R8K2=(R3+R4)(R9+R trim)(C+8C)R4ìîíïïïïïïïï(20)结合式(16)~(17)和式(19)~(20)可得基准输出电压为:V OUT=K0V BE3(T)+K1T+K2(Tγ-λTγ-1+λ2Tλ-22-λ3Tλ-36)(21)式中:K0为负温度系数电压V BE3的系数;K1为一阶温度补偿系数;K2为高阶曲率补偿系数㊂其中一阶温度补偿系数K1主要与R8和R9的比值相关,而高阶曲率补偿系数K2主要与PN结面积相关㊂2.3㊀偏置电路图2中,偏置电路由电流源(M1~M9㊁Q1㊁Q2和R1)和电流偏置(M10~M15)组成㊂正常工作时,电流源产生与电源电压无关的PTAT电流后,经过电流镜成比例复制给电流偏置部分,为M16管提供偏置电压㊂令M1~M5的宽长比相等,Q1和Q2流过的集电极电流相同,假设该电流为I PTAT,Q1和Q2发射极结面积比为8ʒ1,忽略它们的基极电流,于是有:ΔV BE=V T ln I PTAT8IS2æèçöø÷-V T lnI PTATI S2æèçöø÷=V T ln8(22)I PTAT=ΔV BER1=V T ln8R1(23)通过M1~M4㊁M10㊁M12和M15电流镜结构将IPTAT按比例精确复制,产生偏置电流和M16偏置电压㊂2.4㊀启动电路带隙基准电路中,电路存在 简并 偏置点,当电源上电时,所有的晶体管均传输零电流,于是它们㊃093㊃师洋洋,等:宽温度范围高精度基准电压源设计可以无限期地保持关断,因此需要设计启动电路㊂启动电路仅应在上电时提供启动功能,当基准核心电路建立稳定后保持关闭或低功耗状态,如图2所示,M 24~M 27和C 1构成启动电路㊂当电源刚开始上电的时候,并且提供有效的使能信号EN 1,EN 1和EN 2互为反向信号,启动电路开始工作㊂EN 1为低电平时,EN 2为高电平,M 25关闭,M 26的栅端没有电荷,栅电压为0,M 23管关闭,因此Q 3基极没有电流注入;随着电源电压逐渐上升,EN 1为高,EN 2为低,M 25管导通,M 26栅端电压被抬高,从而将M 23管的栅端电压拉低,M 23管导通,开始从电源汲取电流,并注入基准核心电路,使基准核心电路开始工作;同时,M 25管的漏电流逐渐增大并对电容C 1充电,M 26栅端的电压逐渐升高,当基准核心电路正常工作时,M 23的漏端电压升高,使M 27管导通㊂从而将M 26栅端电压拉低,M 26管关断,启动电路关闭㊂3　电路仿真验证基准电压源电路采用0.18μm BCD 工艺设计,并使用Spectre 工具进行仿真验证㊂仿真条件为:V DD =3.3V ,温度范围为-40~+150ħ㊂图3和图4分别是补偿前与补偿后的基准输出电压温度特性的仿真结果㊂从图中可以看出,没有进行高阶补偿的温度系数为17.52ˑ10-6/ħ,补偿后的温度系数为5.82ˑ10-6/ħ,补偿后温度系数降低了11.7ˑ10-6/ħ,精度提高了66.8%㊂图3㊀补偿前的基准输出电压温度特性Fig .3㊀Temperature characteristics of the reference outputvoltage before compensation图5是在V DD =3.3V ,不同工艺角下基准输出电压随温度变化的仿真结果㊂从图5可以看出,在TT工艺角下基准电压源有最佳温度系数值5.82ˑ10-6/ħ,在SS 工艺角下有最差温度系数值14.6ˑ10-6/ħ㊂图6是当V DD =3.3V ,温度为27ħ时,在TT ㊁SS ㊁FF 三种工艺角下,基准电压源的电源抑制比(PSRR )仿真结果㊂从图6可以看出,低频时,TT 工艺角下的PSRR 为79.4dB ,在10kHz 时电源抑制比也有58.9dB㊂图4㊀补偿后的基准输出电压温度特性Fig .4㊀Temperature characteristics of the reference outputvoltage aftercompensation图5㊀基准电压源在不同工艺角下的温度特性Fig .5㊀Simulation results for different processcorners图6㊀基准电压源的电源抑制比曲线Fig .6㊀PSRR curves of the voltage reference表1为本文与部分参考文献带隙基准源的性能比较㊂从表1可看出,本文设计的基准电压源的温度系数优于文献[7-8],低频下的PSRR 也优于文献[6-8],且本文设计的基准电压源具有可调节的多值输出电压㊂㊃193㊃电子元件与材料表1㊀本文与其他文献带隙基准源的性能参数对比Tab.1㊀Performance parameters comparison of bandgapreference source of this paper and other literatures参数文献[6]文献[7]文献[8]本文工艺(μm)0.180.180.250.18电源电压(V) 3.3 5.0 4.5 3.3温度范围(ħ)-40~+125-40~+150-40~+150-40~+150温度系数(10-6/ħ) 3.02 6.9410 5.82 PSRR(dB)5777.47079.4基准输出电压(V)1.241 1.229 1.214 1.978是否多值输出否否否是4㊀版图设计版图的匹配性决定了基准电压源精度的误差大小㊂由式(9)和式(10)可知,电阻比值的大小直接影响着基准输出电压的精度和温漂特性㊂因此本文设计将基准电压源中的所有电阻放置在同一区域,并采用叉指法以减少工艺刻蚀造成的误差㊂此外,对于电流源电路和带隙核心电路中使用的三极管部分的版图,本文设计由8个并联的NPN三极管分别构成Q1㊁Q4,分布在Q2和Q3周围,使Q1和Q2㊁Q3和Q4均形成对称性匹配㊂图7为基准电压源的版图㊂其中,运算放大器㊁偏置电路和电阻都分别进行了合理的布局㊂图7㊀基准电压源版图Fig.7㊀Layout of the reference voltage source5㊀结论本文在传统的Brokaw型带隙基准电压源的基础上,设计了一种宽温度范围高精度的基准电压源㊂利用PN结反向饱和电流随温度敏感变化的原理在高温段产生与基准电压温度系数呈相反趋势的补偿电流,对传统的一阶补偿的带隙基准电压源进行曲率补偿,提升了基准输出电压的精度和温漂特性,并采用电阻分压网络输出多个不同的零温度系数电压值㊂仿真结果表明,在3.3V电源电压下,-40~+150ħ温度范围内,TT工艺角下,基准电压源温度系数为5.82ˑ10-6/ħ;低频时PSRR为79.4dB,通过合理的版图设计,可以应用到数模混合芯片中㊂参考文献:[1]Kostanyan H T,Hayrapetyan A K,Petrosyan A S,et al.5V widesupply voltage bandgap reference for automotive applications[C]//39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO).NY,USA:IEEE,2019:229-232.[2]Abbasi M U,Raikos G,Saraswat R,et al.A high PSRR ultra-lowpower1.2V curvature corrected bandgap reference for wearable EEG application[C]//13th International New Circuits and Systems Conference(NEWCAS).NY,USA:IEEE,2015:1-4. [3]Hu J L,Sun J,Bai Y B,et al.A novel1.03ppm/ħwide-temperature-range curvature-compensated bandgap voltage reference[C]//2nd International Conference on Circuits System and Simulation(ICCSS).NY,USA:IEEE,2018:22-26.[4]An J H,Wu C J,Xu D C.A wide temperature range4.6ppm/ħpiecewise curvature-compensated bandgap reference with no amplifiers[C]//International Conference on IC Design and Technology(ICICDT).NY,USA:IEEE,2019:1-4.[5]王永顺,崔玉旺,赵永瑞,等.宽温度范围高精度带隙基准电压源的设计[J].固体电子学研究与进展,2016,36(1):54-59. [6]张东亮,曾以成,陈星燕,等.曲率补偿低温漂带隙基准电压源设计[J].电子元件与材料,2015,34(11):85-88. [7]李树镇,冯全源.一种CMOS高阶曲率补偿的带隙基准源电路的设计[J].哈尔滨工业大学学报,2017,49(10):95-99. [8]张龙,冯全源,王丹.一种带曲率补偿的低功耗带隙基准源设计[J].电子元件与材料,2014,33(9):58-61.[9]Wang Y F,Sun J,Ye W X.A high-order temperature compensatedCMOS bandgap reference[C]//3rd International Conference on Cloud Computing and Internet of Things(CCIOT).NY,USA: IEEE,2018:325-328.[10]Zhu G Q,Yang Y T,Zhang Q D.A4.6-ppm/ħhigh-ordercurvature compensated bandgap reference for BMIC[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems II:Express Briefs,2019,66: 1492-1496.[11]杨宁,史仪凯,袁小庆,等.高精度㊁低功耗带隙基准源及其电流源设计[J].传感技术学报,2014,27(1):58-63.㊃293㊃。

带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的设计高精度带隙基准电压源是一种常用于模拟电路和测量系统中的关键器件。

它可以提供稳定精确的基准电压，用于校准和校验其他电路的电压精度。

带过温保护功能的设计可以确保电压源在工作过程中不会超过额定温度范围，从而保护电路免受损坏。

以下是一个设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的步骤：1.确定规格要求：首先，需要根据应用的要求确定基准电压的规格，包括精度、温度系数、稳定性等。

这将决定所采用的设计方案和器件选择。

2.选择参考电压：通常情况下，选择具有较小温度系数和稳定性的参考电压是理想的。

常见的选择包括基于温度补偿二极管（例如LM385）的基准电压源或基于电流源和电阻的参考电压源。

3.设计稳压电路：在基准电压源的设计中，通常会使用稳压电路以确保输出电压的稳定性。

常见的稳压电路包括电流源和电压跟随器等。

4.设计过温保护电路：过温保护功能可以通过使用温度传感器和比较器等元件实现。

温度传感器可以实时监测电压源的温度，并将温度信息传递给比较器。

当温度超过设定阈值时，比较器会触发保护电路，从而断开电源或降低电源输出，以保护电路不受损坏。

5.优化布局和散热设计：设计中需要注意良好的布局和散热设计，以确保稳定性和过温保护功能的可靠性。

通过合理的电路布局和散热元件的选择，可以降低元件之间的热耦合效应，并提高整个电路的稳定性。

此外，必要时还可以考虑使用散热器或风扇来冷却电路。

6.仿真和验证：在进行实际的电路制作之前，进行电路仿真和验证是很重要的。

通过使用专业的电路仿真软件，可以验证所设计的电路在不同工作条件下的性能，并进行必要的调整和优化。

7.实际制作和测试：根据设计完成电路制作，并进行实际测试。

测试应包括基准电压的稳定性、温度系数和过温保护功能等方面的验证。

如果有必要，还可以进行长时间稳定性测试，以确保电路在各种工作条件下的可靠性。

总之，设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源需要充分考虑应用需求、采用合适的器件和电路设计，并进行仿真和测试验证。

一种基于0．18um工艺低压高精度带隙基准电压源设计邓森洋; 张力; 陈祝【期刊名称】《《成都信息工程学院学报》》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P144-148)【关键词】微电子学与固体电子学; 带隙基准电压源; 高精度; 数学建模【作者】邓森洋; 张力; 陈祝【作者单位】成都信息工程学院通信工程学院四川成都610225【正文语种】中文【中图分类】TN4020 引言传统的带隙基准电路存在很多问题,在温度系数(TC)、功耗、电源抑制比(PSRR)等方面无法达到现今集成电路设计的要求。

近几年针对这些问题,很多国内外学者从温度系数、PSRR、功耗、精度等方面进行改进,取得了十分不错的进展[1]。

带隙基准源电路的进一步改进和完善,将朝着能够同时满足低功耗、低温度系数、高PSRR、低噪声,以及低电源电压等要求发展[2]。

目前通过一些高阶温度补偿技术,带隙基准电压源的温度系数可以小于1ppm/℃[3-5]。

通过加入参考电压源[3]、预校准电路[4]、误差放大器[5]、共源共栅电流镜[6]等电路,可以使电源抑制比达到90dB以上,不过电路都较复杂。

有人设计了一种无电阻、工作在亚阈值区的低功耗、小面积的CMOS电压基准源,功耗仅为217nW,但温度系数较大[7]。

文中主要分析一阶温度补偿电路,考虑实际电路中电阻的温度系数不为零这一因素,在不影响其他参数性能的条件下进一步降低带隙基准电压温度系数。

从而实现结构简单的低压高精度带隙基准电压源。

图1 带隙基准整体电路1 电路设计设计的带隙基准电路如图1所示。

将其划分为7个模块。

模块1:带隙基准源的核心电路;模块2:带隙基准源的电压输出模块;通过调节输出端电阻R3的大小,可以改变基准输出电压 VREF的大小;模块3:带隙基准源的自启动电路;模块4:带隙基准源的电流输出模块,利用电流镜的原理,通过调节 M19和 M20管的宽长比,可以改变基准输出电流 IREF0和 IREF1的大小;模块5和模块6:电阻阵列;模块7:电容耦合负反馈PSRR增强电路。

高精度电压基准测试的问题及对策作者：罗友哲来源：《电子技术与软件工程》2017年第01期介绍混合集成电路测试系统进行高精度电压基准器件测试相关内容，针对测试中的相关问题，分析问题产生原因，提出解决方法。

通过分析及验证总结测试经验、方法并可以在其他类似的高精度测试中应用。

【关键词】电压基准高精度验证电压基准在电路中为其他需要输入基准电压的电子器件提供稳定的，高精度的电压。

可以应用在便携式仪器，数模模数转换电路，智能传感器中。

因为其本身精度高，稳定性好，所以要对其相关参数测试就需要比其更稳定，精度更好的仪器或测试系统来实现。

下面就实际测试过程中遇到的相关问题进行简单的讨论。

1 电压基准介绍电压基准（Voltage Reference）通常是指在电路中用作电压基准的高稳定度的电压源，在精密的测量仪器仪表和广泛的通信系统中通常把电压基准用作系统测量和校准的基准，因此电压基准在模拟集成电路中占有很重要的地位，直接影响着电子系统的性能和精度。

2 高精度电压基准测试问题介绍2.1 电压基准测试介绍电压基准一般包括输入端、输出端、地端，在一些有补偿的电路中还包括了补偿端，有节电功能的电路中，还包括了节电端。

测试参数包括基准输出电压、线性调整率、负载调整率及电源电流等。

采用混合集成电路测试系统STS8105A进行测试，针对这些基本参数，测试需要的系统资源包括：输入源Vs、输出负载源VLoad、输出测量源Vm，Vs连接在电压基准的输入端，VLoad和Vm连接在电压基准的输出端，地端直接连接测试系统地。

2.2 测试要求及问题高精度电压基准其输出基准电压的误差要求较小，一般在几到十几毫伏，不同的基准可承受负载能力不同，一般在10mA～100mA左右，但由于其精度高，误差要求小，不仅要求测试过程中器件输入输出的稳定性，还对测试系统的稳定性和测试精度提出了高的要求。

我们也在实际测试过程中遇到了基准输出超限、输入和输出调整率超限等问题，然而对于精度高要求系统精度和稳定性好的情况下，就要求我们辨别这些问题究竟是器件本身的误差，还是仪器的带来的误差。

高精度5V基准芯片电压一、概述高精度5V基准芯片电压源在各种电子系统中有着广泛的应用，特别是在需要高精度、低噪声、高稳定性的场合。

这些系统包括通信、测量设备、医疗仪器、电源管理和自动控制系统等。

本文将详细介绍高精度5V基准芯片电压源的特性和应用。

二、高精度5V基准芯片电压源的特性1.高精度：高精度5V基准芯片电压源的精度通常在±0.2%到±0.5%之间，这比传统的齐纳二极管基准源更为精确。

2.低噪声：这些基准源具有较低的噪声水平，有助于提高系统的信噪比。

3.高稳定性：其稳定性不受温度、电压和负载变化的影响，为系统提供了稳定的参考电压。

4.宽工作电压范围：它们可以在较宽的工作电压范围内工作，通常为8V到30V。

5.尺寸和功率效率：现代的高精度5V基准芯片电压源在保持高精度的同时，还具有尺寸小和功率效率高的特点。

三、高精度5V基准芯片电压源的应用1.通信系统：在通信系统中，高精度5V基准芯片电压源常用于提供稳定的参考电压，以确保信号的准确传输和处理。

2.测量设备：在各种测量设备中，如示波器、频谱分析仪和信号发生器等，高精度5V基准芯片电压源用于提供准确的参考电压，以获得准确的测量结果。

3.医疗仪器：在医疗仪器中，如心电图机和血压计等，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以确保设备的准确性和可靠性。

4.电源管理：在电源管理中，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以实现精确的电压调节和电源控制。

5.自动控制系统：在自动控制系统中，如工业自动化设备和智能家居系统等，高精度5V基准芯片电压源用于提供稳定的参考电压，以确保系统的准确性和稳定性。