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文档简介
带隙基准电压源,1,2,3,意义,原理,电路仿真,意义,由于电压基准源的上述特性,其在集成电路的设计中扮演极其重要的作用。尤其各种DAC,ADC,传感器芯片,检测芯片,电源管理类等芯片中广泛使用!,电压基准源通常要求具有较高的精度和稳定度:,不随电源电压变化,不随温度变化,不随半导体工艺变化,而目前产业界用得最多的电压基准源就是带隙基准电压源,几乎在绝大多数的芯片都能看到带隙基准电压源的身影!在模拟集成电路设计的三大教材中也专门对此进行了讲解说明:,原理,半导体工艺中具有正温度系数和负温度系数的两种电压:负温度系数的PN结电压VBE正温系数的热电压VT,为了产生零温度系数电压基准信号可将负温度系数的PN结电压VBE和正温度系数的热电压VT进行组合即可实现,这样就会得到零温度系数(ZTC:ZeroTemperatureCoefficient)带隙电压基准源。,那么我们首先来回顾一下上面提到的两种随温度变化的电压:,PN结结电压,热电压,原理,将与绝对温度呈正比例变化的电压VT和与绝对温度呈反比例变化的电压VBE进行线性组合从而产生带隙电压基准源。,因此令,利用上面的正、负温度系数电压,我们可以设计出一个令人满意的零温度系数带隙基准电压源:,原理,室温附近:,要获得零温度系数的电压基准源,那么:,零温度系数带隙基准电压源:,传统基准源电路,由此可设计电路,假设取n=7,令R1=26k,计算得R2=260k,PPM=,由图可知此基准源电路Q2与Q1电压差为:,(1),运放处于深度负反馈状态,使得运放两输入节点电压相等,故:,由于M1和M2镜像作用,I1=I2,将(1)(2)代入得:,(2),(3),将(3)与联立可得:,实验电路仿真,已知既定温漂系数PPM为17.2,且n=7,因为R1为26k,由公式可推出R2,取整后暂时R2设置为260k.,实验所用如下仿真电路图,图中使用NMOS管、PMOS管、三极管PNP管构成如原理图中的电路,其中MOS管宽长比为10/2um、三极管设定面积倍数关系为7倍。图中MOS管均处于饱和状态。,实验电路仿真,电阻R2初始值为260k时,输出电压随温度变化而变化的曲线。,实验电路仿真,为探究输出曲线的最佳温度特性,设电阻R2为变量R,并给其一个变化范围,并缩小范围找出同等温度范围内,相对最好的温度特性的输出曲线。右图为R设置为200K到300K之间的输出曲线。由图可知R2为260k时,曲线较为平缓,温度特性较好.,实验电路仿真,将R2细分范围在260k附近得到右图所示曲线。如图所示,R2为255k时,曲线较为平缓,因而确定为255k时,输出曲线温度特性最为理想。,计算PPM结果,电阻为255k条件下进行仿真实验,计算PPM结果。由计算器计算可得PPM为
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