一种高性能带隙基准的电源抑制比的优化
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一种新颖的高电源抑制带隙基准源电路设计郭玮;冯全源;庄圣贤;高峡【摘要】基于0.18μm BCD工艺,设计了一种新颖的低温漂高电源抑制比(PSRR)的带隙基准源电路。
基准核心电路采用自偏置结构,简化了电路的设计。
在不显著增加电路功耗与面积的前提下,通过引入预调节电路极大地提高了电路的PSRR。
基准源输出采用负反馈结构,进一步提升了PSRR。
Hspice软件仿真结果表明:在-40~150℃温度范围变化时,基准输出电压变化为283μV,温度系数仅为1.18×10-6( ppm)/℃;基准的稳定输出电压为1.257 V;电源电压在3~6 V范围变化时,线性调整率为0.082 mV/V;5 V电源电压下,低频时电源电压抑制比为130 dB,在100 kHz时也能高达65 dB。
电路整体功耗为0.065 mW,版图面积为63μm ×72μm。
%Based on 0.18 μm BCD process,a novel low temperature drift and high power supply rejection ( PSRR) bandgap reference source circuit was presented .The self-biased structureis adopted in reference core cir-cuit to simplify the design of thecircuit .The pre-regulation circuit is introduced to improve the PSRR of the circuit significantly without increasing its power and area .The output ofthe reference source utilizes negative feedback structure which further improves the PSRR .Hspice simulation results show that the output voltage variation of bandgap reference is 283 μV and temperature coefficient is only 1.18 ×10 -6 ( ppm)/℃with temperature ranging from -40 ℃to 150℃.The stable output voltage of the reference is 1.257 V and its line regulation is 0.082 mV/V when supply voltage changes from 3 V to 6 V.The PSRR of the proposed reference is 130 dB at low frequency , and up to 65dB at 100 kHz at 5 V supply voltage .The overall power consumption of the circuit is 0.065 mW.Cir-cuit layout area is 63 μm ×72 μm.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)028【总页数】5页(P199-203)【关键词】带隙基准;预调节电路;反馈输出;温度补偿;电源抑制【作者】郭玮;冯全源;庄圣贤;高峡【作者单位】西南交通大学微电子研究所,成都611756;西南交通大学微电子研究所,成都611756;西南交通大学微电子研究所,成都611756;西南交通大学微电子研究所,成都611756【正文语种】中文【中图分类】TN433带隙基准源广泛应用于各种模拟、数模混合电路设计中,如电源管理芯片、数据转换芯片等等。
基准电流源的电源抑制比基准电流源是现代电子设备中常用的一种电源类型,用于提供恒定的电流输出。
电源抑制比是衡量基准电流源性能的重要指标之一,它反映了电源输出电流中所包含的杂散成分相对于基准电流的大小。
电源抑制比越高,说明电源输出电流中的杂散成分越小,基准电流源的性能越好。
在实际应用中,高电源抑制比可以有效降低电源输出电流中的噪声和纹波,提高电源的稳定性和准确性。
要想提高基准电流源的电源抑制比,有以下几个关键因素需要考虑和优化:1. 电源设计:合理的电源设计是提高电源抑制比的基础。
在电路设计中,应该采取降低噪声和纹波的措施,例如使用低噪声的电源元件、优化电源布局等。
2. 滤波电路:在基准电流源的输出端添加合适的滤波电路可以有效地抑制电源输出电流中的高频噪声和纹波。
常用的滤波电路包括电容滤波器和电感滤波器,可以根据具体需求选择合适的滤波方案。
3. 参考电压源:基准电流源的性能和稳定性与参考电压源密切相关。
采用高精度、低温漂的参考电压源可以提高基准电流源的稳定性和准确性,从而间接提高电源抑制比。
4. 温度补偿:温度对基准电流源的性能有较大影响。
在设计中应考虑温度补偿措施,以提高基准电流源在不同工作温度下的性能一致性和稳定性。
5. 噪声抑制:在电源输出电流中,噪声是影响电源抑制比的重要因素之一。
通过采用合适的噪声抑制技术,如差分模式设计、屏蔽技术等,可以有效降低电源输出电流中的噪声水平,提高电源抑制比。
6. 精密校准:精密校准是提高基准电流源性能的重要手段之一。
通过使用高精度的校准设备进行定期校准,可以保证基准电流源的输出电流稳定性和准确性,进而提高电源抑制比。
基准电流源的电源抑制比是评估电源性能的重要指标之一。
通过合理的电源设计、滤波电路的优化、选择合适的参考电压源、温度补偿、噪声抑制和精密校准等措施,可以有效提高基准电流源的电源抑制比,进而提高电源的稳定性和准确性。
在实际应用中,根据具体需求和要求,选择合适的基准电流源,对于提高系统性能和保证信号质量具有重要意义。
一种高电源抑制比的CMOS带隙基准电压源设计【摘要】提出了一种用于温度传感器的高电源抑制比(PSRR)、低温度系数、低功耗的CMOS带隙基准电压源。
在传统CMOS带隙基准电压电路的基础上,增加了优化的电源抑制比增强电路,在带隙基准反馈环路中引入电源噪声,使上面电流镜的栅源电压保持恒定值,从而提高电源抑制比。
采用自偏置共源共栅电流镜,来实现匹配更好的与绝对温度成正比(PTAT)电流镜像。
采用华虹宏力0.13um FS13QPR CMOS工艺实现,使用HSPICE仿真。
仿真结果表明电路输出基准电压为1.2V,电源抑制比在1K Hz时达到90dB,在-40~100℃的温度范围内温度系数是10ppm/℃,在1.8~3.6V工作电压范围内的线调整率为0.5mV/V,工作电流43uA。
【关键词】带隙基准电压;电源抑制比;自偏置共源共栅电流镜;温度传感器引言带隙基准电压源(Bandgap V oltage Reference)具有与温度、电源电压和工艺变化几乎无关的突出优点,能够提供稳定的参考电压或参考电流,被广泛应用与集成温度传感器、比较器、A/D和D/A转换器、存储器以及其他模数混合系统集成芯片中,并且高性能基准电压源直接影响着电路的性能。
研究用CMOS 工艺实现的可集成于片上系统(SOC)的高精度带隙基准源显得尤为重要[1]。
对于高精度的温度传感器,从电源注入到带隙基准输出的噪声是各种噪声中最重要的噪声,会严重影响参考电压和温度传感器的与绝对温度成正比(PTAT)电压。
因此,设计高电源抑制比(PSRR)的带隙基准源满足其要求显得十分必要[2]。
本文先介绍了带隙基准源的基本原理,再基于等效小信号模型,对带隙基准源的电源抑制比做了详细的分析,进而提出了一个具有高电源抑制比、低温度系数、低功耗可用于温度传感器的带隙基准电压源。
1.带隙基准源电源抑制比分析利用与CMOS兼容工艺的纵向PNP晶体管和采用放大器负反馈实现的传统CMOS带隙基准电压如图1所示。
高电源电压抑制比基准电压源的设计李承蓬;许维胜;王翠霞【摘要】在此通过对带隙基准电压源电路进行建模分析,针对逆变电路的中低频使用环境,设计了一个应用于高压逆变器电路中的高电源电压抑制比,低温度系数的带隙基准电压源。
该电路采用1μm,700 V高压CMOS工艺,在5 V供电电压的基础上,采用一阶温度补偿,并通过设计高开环增益共源共栅两级放大器来提高电源电压抑制比,同时使用宽幅镜像电流偏置解决因共源共栅引起的输出摆幅变小的问题。
基准电压源正常输出电压为2.394 V,温度系数为8 ppm/℃,中低频电压抑制比均可达到-112 dB。
%Based on modeling and analysis of the bandgap reference voltage source circuit,a bandgap reference voltage source with high power supply rejection ratio and low temperature coefficient was designed for high-voltage low-frequency inverter circuit. CMOS process of 1 μm and 700 V high-voltage is used in this circuit,which adopts first-order temperature compensa-tion at 5 V voltage. A cascode two-stage amplifier with high open-loop gain was designed to improve the power supply rejection ratio. The wide mirror current bias circuit is used to solve the problem that the output swing becomes smaller due to the cascode circuit. The normal output voltage of the reference voltage source is 2.394 V,its temperature coefficient is 8 ppm/℃,and it s low-medium frequency voltage rejection ratio can reach -112 dB.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P132-135)【关键词】高电源电压抑制比;带隙基准;基准电压源;低温度系数;一阶补偿【作者】李承蓬;许维胜;王翠霞【作者单位】同济大学电气与信息工程学院,上海 201804;同济大学电气与信息工程学院,上海 201804;同济大学电气与信息工程学院,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】TN432-34基准电压源模块因其输出稳定,与电源电压、温度等变化无关,广泛应用于模拟和数模混合电路中,例如A/D,D/A转换器,逆变器等[1]。
一种基于40nm cmos工艺的新型温度补偿、高电源抑制比的带隙基准源
基于40 nm CMOS工艺的新型温度补偿、高电源抑制比的带隙基准源是
一种用于电子系统中的稳定参考电压源。
它具有以下特点:
1. 温度补偿:该带隙基准源采用了温度补偿技术,可以在不同温度下
提供相对稳定的输出电压。
这是通过在芯片中集成温度传感器并根据
传感器输出实时调整电压的方法实现的。
2. 高电源抑制比:电源抑制比是指基准源输出电压对电源电压变化的
抵抗能力。
该带隙基准源采用了电源抑制技术,可以有效地抑制电源
电压的扰动,保持输出电压的稳定性。
3. 基于40 nm CMOS工艺:该带隙基准源是使用40 nm CMOS工艺制造的,具有较高的集成度和性能优势。
CMOS工艺可以实现小尺寸、低功耗、高可靠性和低成本的设计,并且具有良好的设计灵活性和通用性。
4. 带隙基准源:带隙基准源是一种利用半导体材料的能带结构产生稳
定电压的原理实现的参考电压源。
它的输出电压与温度和电源电压无关,具有高精度和稳定性,适用于各种电子系统中的精密测量和控制
应用。
这种基于40 nm CMOS工艺的新型温度补偿、高电源抑制比的带隙基准
源可以应用于各种需要稳定参考电压的电子系统,如模拟电路、测量
仪器、传感器接口等。
它可以提供高精度和可靠的参考电压,改善系
统的性能和稳定性。
一种宽电源电压的高精度带隙基准电路的设计
周庆波;龚敏;邬齐荣
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2010(0)10
【摘要】设计了一种宽电源电压的高精度带隙基准电路.在综合考虑精度、电源抑制比(PSRR)、宽电源电压要求和功耗等因素的基础上,采用了一种由基准电压偏置的,增益和电源抑制比大小相近的运算放大器解决方案.设计采用CSMC0.5μm CMOS工艺,电源为3.3V.Cadence Spectre仿真表明,当温度在-40℃~125℃,电源电压在2.56V^8V时,输出基准电压平均值为1.290V,变化0.793mV,有效温度系数为3.72ppm/℃;室温下,在低频时具有-97dB的PSRR,在100kHz时为-69dB,功耗为180μW.
【总页数】4页(P128-131)
【关键词】带隙基准;运算放大器;宽电源电压;电源抑制比(PSRR);温度系数
【作者】周庆波;龚敏;邬齐荣
【作者单位】四川大学物理科学与技术学院微电子技术四川省重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN432
【相关文献】
1.一种适用于宽电源电压幅度的高精度双极带隙基准电路 [J], 王静秋;来新泉;陈富吉;楼顺天;令文生
2.一种高精度高电源抑制比的带隙基准电压源的设计 [J], 郭建宁;冯勇建;陈文芗
3.一种高精度带隙基准电压源电路设计 [J], 李俊;李新
4.一种用于宽电源电压的二次补偿带隙基准电路的设计 [J], 陈富吉;王沛;吕航伟
5.一种低电源电压高精度带隙基准源的设计 [J], 陆兴;王磊
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