低功耗带隙基准电路

1、低功耗CMOS 带隙基准电路 Low power CMOS bandgap reference circuit指导教师：宋明歆姓名：张德龙基准电压的输出电压是一个随电源电压，温度以及工艺参数变化很小的稳定的输出直流值。主要是通过一个与温度系数成正比的电压与一个与温度系数成反比的电压之和，二者的温度系数相互抵消，实现与温度无关的电源基准；由于工艺参数会随着温度变化，所以通过正负温度系数实现抵消来达到基准与工艺无关。设计低功耗带隙基准电路原图，根据所设计的原理图用Tanner进行模拟电路，然后对各项进行仿真。本文基于带隙基准电压源产生的原理, 设计了一种具有良好启动电路的低功耗CMOS 带隙基准电

2、压源。该电路采用自偏压电流源, 去掉运算放大器, 利用MOS 管电流镜技术补偿其输出电压所经过的三极管的基极电流, 从而可以获得精确的镜像电流。该电路除了典型的低功耗特性外, 因为电流镜各支路上叠加了一个MOS 管, 电源电压抑制比提高到86 dB 。在电源电压VDD 从1. 9 5. 5 V 扫描的条件下,输出基准电压V REF =1. 225 0. 0015 V , 温度系数为TC =14. 75 10 - 6 / 。2. 1带隙基准的基本原理带隙基准是一种几乎不依赖于温度和电源的基准技术, 其基本原理如图所示。 2. 2高性能带隙基准源电路结构半导体的导带底与价带顶之差为带隙Bandga

3、p。带隙是利用一个与温度成正比的电压与二极管压降之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准。因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。基于带隙基准电压源技术的原理, 设计了一种采用新型结构的高性能CMOS 带隙基准电压源, 基准电压的输出电压是一个随电源电压，温度以及工艺参数变化很小的稳定的输出直流值。主要是通过一个与温度系数成正比的电压与一个与温度系数成反比的电压之和，二者的温度系数相互抵消，实现与温度无关的电源基准；由于工艺参数会随着温度变化，所以通过正负温度系数实现抵消来达到基准与工艺无关。3.1带隙基准的参数设计在设计带隙基准源电路时, 会在电路中存在一个与电源无

4、关的“简并”偏置点。在加上电源电压的情况下, 电路既可以稳定在每个管子都关断的零工作状态下, 也可以稳定在正常的工作状态下。由于电路可以稳定在以上两种工作状态的任何一种状态下, 因此, 需要一个启动电路来使电路摆脱每个管子都关断的零工作状态。基准电压源具有相对较高的精度和稳定度，它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个系统的精度和性能。通过正负温度系数的权加，得到一个与温度无关的输出电压。3.2电路设计在S-Edit程序中编辑振荡器，绘制出图3-1振荡器电路，重新命名并保存，在File中选择Export命令，自动输出成Spice文件。图3-1 带隙电路图在Tspice中将生成的spice文件打开分

5、析设定：振荡器的瞬时分析输出设定：在此要观察的是输出节点Vc电压v (Vc) 对vin电压做图的模拟结果。加载包含文件：由于不同的流程有不同特性，在模拟之前，必须要引入MOS组件的模拟文件，接着选取模型文件m12_125.md。语句添加结束后，进行模拟，并会自动打开W-Editor窗口观看模拟波形图如图。spice文件 输出不随电压改变输出波形于温度改变时的微量变化 基于带隙基准原理, 设计了一种高性能低功耗CMOS 带隙基准电路。实验流片测试结果表明,该带隙基准电压源电路完全符合设计要求, 可以很好地应用于高精度比较器、A /D 和D /A 转换器等模拟集成电路中, 具有高精度、低功耗、较小