低电压带隙基准电压源的设计解析
低功耗带隙基准电压源电路设计
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。
带隙基准电压源设计解析
0 引言基准电压是集成电路设计中的一个重要部分，特别是在高精度电压比较器、数据采集系统以及A／D和 D／A转换器等中，基准电压随温度和电源电压波动而产生的变化将直接影响到整个系统的性能。
因此，在高精度的应用场合，拥有一个具有低温度系数、高电源电压抑制的基准电压是整个系统设计的前提。
传统带隙基准由于仅对晶体管基一射极电压进行一阶的温度补偿，忽略了曲率系数的影响，产生的基准电压和温度仍然有较大的相干性，所以输出电压温度特性一般在20 ppm／℃以上，无法满足高精度的需要。
基于以上的要求，在此设计一种适合高精度应用场合的基准电压源。
在传统带隙基准的基础上利用工作在亚阈值区MOS管电流的指数特性，提出一种新型二阶曲率补偿方法。
同时，为了尽可能减少电源电压波动对基准电压的影响，在设计中除了对带隙电路的镜相电流源采用cascode结构外还增加了高增益反馈回路。
在此，对电路原理进行了详细的阐述，并针对版图设计中应该的注意问题进行了说明，最后给出了后仿真结果。
l 电路设计1．1 传统带隙基准分析通常带隙基准电压是通过PTAT电压和CTAT电压相加来获得的。
由于双极型晶体管的基一射极电压Vbe呈负温度系数，而偏置在相同电流下不同面积的双极型晶体管的基一射极电压之差呈正温度系数，在两者温度系数相同的情况下将二者相加就得到一个与温度无关的基准电压。
传统带隙电路结构如图1所示，其中Q2的发射极面积为Q1和Q3的m倍，流过Q1～Q3的电流相等，运算放大器工作在反馈状态，以A，B两点为输入，驱动Q1和Q2的电流源，使A，B两点稳定在近似相等的电压上。
假设流过Q1的电流为J，有：由于式(5)中的第一项具有负温度系数，第二项具有正温度系数，通过调整m值使两项具有大小相同而方向相反的温度系数，从而得到一个与温度无关的电压。
理想情况下，输出电压与电源无关。
然而，标准工艺下晶体管基一射极电压Vbe随温度的变化并非是纯线性的，而且由于器件的非理想性，输出电压也会受到电源电压波动的影响。
带隙基准源原理简介
带隙基准源原理简介带隙基准源原理简介1.1基准电压源的⼏项主要性能指标产⽣基准的⽬的是建⽴⼀个与电源和⼯艺⽆关、具有确定温度特性的直流电压。
因此，基准的设计就是要解决以下两个问题：与电源⽆关的偏置和温度关系的确定。
利⽤正温度系数电压和负温度系数电压，我们可以可以设计出⼀个令⼈满意的零温度系数的基准，这就是带隙基准电压源。
下⾯我们来介绍基准电压源的⼏项主要性能指标。
1.1.1温度系数温度系数(Temperature Coefficient,单位ppm/oC)是基准电压源在整个扫描的⼯作温度范围内，输出电压的最⼤值和最⼩值的差值，相对于正常输出电压的变化。
温度系数表征基准电压源电路受温度变化影响的⼤⼩，性能优异的基准源电路设计具有⾮常⼩的温度系数。
温度的变化⽽引起输出电压的变化，其单位表⽰为ppm/oC，计算公式如下所⽰：（2-1）1.1.2电源抑制⽐电源抑制⽐(PSRR：Power supply Rejeetion Ratio，单位：分贝或dB)在⼩信号情况下，基准电压源的输出变化量与电源电压的变化量之⽐。
基准电压源电路的输出电压,既要受到环境温度的影响，⽽且还要受到电源电压噪声的影响。
所以性能优良的基准电压源电路，能够很好的抑制电源电压对于电路的影响。
1.1.3线性调整率在直流状态下，电源电压的波动对于基准源的影响程度。
其公式为：（2-2）1.1.4建⽴时间从电源上电到基准源输出达到正常输出电压的那段时间。
1.2传统带隙基准源的基本原理和结构1.1.1 概述基准源在集成电路设计中是极其重要的基本单元电路，然后在不同的应⽤电路中经常需要设计不同的基准源。
⽐如传统的带隙基准源电路，具有较低的温度系数、较低的电源电压以及可以与标准CMOS⼯艺兼容等等特点,成为⼀种⼴泛使⽤的典型基准源电路模块。
设计基准电路的⽬的是为了建⽴⼀个与电源和⼯艺都⽆关，⽽且具有确定温度特性的电流或电压。
由于许多⼯艺参数要随温度的改变⽽改变，所以如果所设计的基准源与温度没有关系的话，那么它与⼯艺也是没有关系的。
一阶和二阶温度补偿低压带隙基准电路设计
一阶和二阶温度补偿低压带隙基准电路设计好吧，咱们今天聊聊一阶和二阶温度补偿低压带隙基准电路设计。
你知道吗？这个话题听起来挺复杂的，但其实也没那么可怕。
就像调味料一样，适量就好，弄得太复杂反而没意思。
你说这低压带隙基准电路，听名字就觉得高大上，像是个科技高手，其实它的作用就是提供一个稳定的电压。
就好比我们喝水的时候，水温太高或太低都不合适，电路也要稳定，才能正常运作。
说到温度补偿，大家都知道，天气一变，温度一上升，电子元件就像受了刺激，表现也会跟着波动。
想象一下，夏天外面热得像蒸笼，电路里也热得不行，那可真是个大麻烦。
因此，我们需要一阶和二阶温度补偿来对付这些温度变化，像是在夏天给电路穿上清凉衣，让它舒舒服服的。
一阶补偿呢，简单点说就是用一些简单的技术手段来让电压不受温度影响。
就像你喝冰水的时候，嘴里清凉，心里爽快，但过一会儿杯子里的冰就开始融化了，水温也跟着升高。
一阶补偿就像加了冰块的水，刚开始清凉，但时间一长效果就慢慢减弱了，到了后面可能还是会受到影响。
再来说说二阶补偿。
这可有点意思，二阶补偿可以理解为是一种更高级的玩法。
它就像是给电路安装了空调，温度一变，它就能自动调节，保证你始终保持在舒适的状态。
二阶补偿使用了一些更复杂的电路设计，能够在更大范围内抵消温度变化带来的影响，让电路的输出电压更加稳定，真是聪明绝顶。
在设计这些电路的时候，工程师们就像厨师调味，要把各种元件和参数搭配得当。
电阻、电容、甚至是运算放大器，都要在合适的位置，不然就会出大乱子。
比如说，电阻选得太小，电流就会暴涨，电路就会热得像火炉；选得太大，电流又会流不动，整个电路就像懒虫一样不愿意动弹。
带隙基准电路的设计需要精确的计算，简直是大考验。
要保证电压输出在特定的范围内，就必须在设计阶段做好功课。
就像考试前的复习一样，越认真越能提高分数。
不同的材料也会影响电路的表现，像是在不同的环境里，植物的生长情况大相径庭。
哦，对了，温度补偿还要考虑到整个电路的功耗。
一种0.8V低电源电压带隙基准电路的设计
本文通过仿真和分析带隙基准电路在低压下失
引 言
带隙基准电路为片上系统的其他模块提供一个 不 随温 度 和 电源 电压 波 动 而 变 化 的 稳 定 基 准 电 压
（ 电流） 或 。它在 很 多 场 合 都 有 重 要 的应 用 ， 动 态 如 随 机存储 器 Ｄ ＲＡＭ 、 Ｄ、 Ａ 转 换 器 等 。传 统 的 Ａ／ Ｄ／
ｖｌ ｇ ａ ｄ ａ ｅ． １ ｓ ｕｔｅ ｒｖｄａ ｄｉ ｎｍｕ ｓ ｐ ｌ ｏｔｇ ｍｉ ｔ ｎｏ ． ５Ｖ ｉ ｏ ｅｃｍｅ ｏｔ ｅｂｎ ｇ ｐｉ Ｒ ｆＦ ］ｉ ｆｒｈ ｒｉ ｏ ｅ ｎ ｓｍｉ ｍ ｕ ｐｙｖｌ ｅｌ ｔ ｉ ｆ ９ ｖｒｏ ． ａ ｎ ｍｐ ｔ ｉ ａ ｉ ａｏ ０ ｓ
２０ 年 ６ ０７ 月
微 电 子 学
Ｍ Ｚｒ ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓ ｃ ｏ ｌｃｒｎ ｃ
Ｖｏ ７ Ｌ ３ 。Ｎｏ ．３
Ｊｎ ２０ ｕ．０７
一
种 ０ ８Ｖ低 电源 电压 带 隙基 准 电路 的设 计 ．
韩 若楠 ，周 杨 ，洪 志 良
Ｈｓ ｉｅｓｍｕａｉｎ ｂ ｓｄ ｏ Ｍ Ｉ Ｓ０ １ ａ ｒ ｃ ｓ ｎ ｉａｅ ｈ ｔｔ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ｅｉｎ ｉ ｃ ｐ ｂｅｏ ｐ ｒｔ ｇ ａ ｐｃ ｉ ｌｔｏ ａ ｅ ｎ Ｓ Ｃ’ ． ８ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｉｄｃ ｔｓｔ ａ ｈ ｒ ｐ ｓ ｄ ｄ ｓ ｓ ａ ａ ｌ ｆｏ ｅａｉ ｔ ｇ ｎ ｓ ｐ ｌ ｏｔｇ ｏ Ｏ０ ８Ｖ ｔ ｎｙ ４ Ｗ ｆｐ ｗｅ ，ａ ｄａＰＳ Ｒ ｆ６ ． Ｂ ｈ ｓｂ ｅ ｃ ｉｖ ｄ ｆｒｔｅｃｒ ｕｔ ｕ ｐｙ ｖ ｌ ｅｄ ｗｎ ｔ ． ｗｉ ｏ ｌ ０ ａ ｈ ｏ ｏ ｒ ｎ Ｒ ｏ ９ ５ｄ ａ ｅ ｎａ ｈｅ ｅ ｏ ｈ ｉｃ ｉ．
一种高精度低电源电压带隙基准源的设计
关键词 带隙基准 ；温度 系数 ；低 电源电压 中图分类号 Ｔ ４ Ｎ７ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ ７ ２ （０ ０ ｌ — ４ ０ ０７— ８ ０ ２ １ ） １ ０ １— ４
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ａ ｌａ ｅ Ｒｅ ｅ ｅ ｅ ｗｉｈ Ｈｉ ｈ Ａｃ ｕ ａ ｙ ｓｇ ｆａ Ｂａ ｄｇ ｐ Ｖｏ ｔ ｇ ｆ ｒ ｎｃ ｔ ｇ ｃ ｒ ｃ ａ ｗ ｗｅ ｌ ｇ ｎｄ Ｌｏ Ｐｏ ｒ Ｖｏ ｔ ｅ ａ
输 出不随 温度 、电源 电压 变化 的基 准电压 源 ，在
模 拟和混 合集 成 电路 中应 用广 泛 ， 别是 在 高精 度 的 特 场 合 ，基 准 电压源是 整个 系统设 计 的前 提 。 由于带隙基 准 电压源具 有较 低 的温度 系数 和高 电 源 电压抑 制 比 ，以及 能与标 准 Ｃ Ｓ工艺 相兼容 等 优 ＭＯ 点 ，因而成 为 常用 的基 准 电压 源 实现 方式 。文献 ［ ］ １ 设计 了具有 温度补偿 的传统带 隙基 准 电路 ，但 其 电源 电压 和温 度 系 数 过 高 ，且 输 出 电压 约 在 １２ ．５Ｖ，难 以满 足低压 的要求 。文 献 ［ ］ ２ 设计 了低 电源 电压 带 隙 基准 电路 ，但输 出基 准 电 压 过 高 。文 献 ［ ３～４ 提 出 ］ 了解 决 方 法 ，设 计 了 低 压 带 隙 基 准 源 ， 电路 结 构
ｅ ｕ ｐ ｙ ｃ ｎ ｒ ｄ ｃ ｏ １ １ Ｖ． ａ ｄ ｔ ｅｔｍｐ ｒｔ ｒ ｏ ｆ ｃｅ ｔｉ ． ｒｓ ｐ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ ｔ ． ｎ ｈ ｅ ｅａｕ ｅ ｃ ｅｆ ｉｎ ｓ８ １×１ ／ ． ｉ ０ ℃
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｆｉｉｎ ； ｌｗ ｏ ｒｖ ｌ ｇ ｙ ｒ ａ ｄ ａ ｅｅ ｅ ｃ ｅ ｅ ａｕｅ ｃ ｅｆ ｅ ｔ ｏ ｐ ｗｅ ｏｔ ｅ ｃ ａ
带隙电压基准的设计设计
摘要基准电压源是模拟电路设计中广泛采用的一个关键的基本模块。
所谓基准电压源就是能提供高稳定度基准量的电源，这种基准源与电源、工艺参数和温度的关系很小，但是它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。
本文的目的便是设计一种基于CMOS带隙基准电压源。
本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状及趋势。
然后详细介绍了MOS器件的基本原理、基准电压源电路原理，并对不同的带隙基准源结构进行了比较。
在带隙基准电压基准电路设计中，首先对所采用的h05mixddst02v13库中的阈值电压、沟道长度调制系数、跨导参数进行提取，对衬底pnp管的温度特性进行分析，再对电路中的各个管子的宽长比、电容、电阻值进行手动计算，最后通过Hspice软件对电路进行仿真验证。
模拟和仿真结果表明，电路实现了良好的温度特性，0℃～100℃温度范围内，基准电压温度系数大约为0.25mV/℃，输出电压为1.0V。
关键词：MOS器件；带隙基准电压源；参数提取；温度系数；输出电压；AbstractThe reference voltage source is a vital basic module is widely used in analog circuit design. The reference voltage source is able to provide high stability reference amount of power, the reference source and power supply, process parameters and the temperature is very small, but its temperature stability and anti-noise performance affects the precision and performance of the whole system. The purpose of this paper is the design of a CMOS bandgap voltage reference based on.This paper first introduces the present situation and development trend of voltage reference at home and abroad. And then introduces the basic principle of MOS device, reference voltage source circuit principle, and the bandgap structure were compared with different. In the bandgap voltage reference circuit design, first on the threshold voltage, the h05mixddst02v13 Library of the channel length modulation coefficient, transconductance parameter extraction, analysis of temperature characteristics of a substrate of PNP pipe, the pipe of each circuit in the ratio of width to length, capacitance, resistance value for manual calculation, finally the circuit was simulated by Hspice software.Simulation results show that, circuit has good temperature performance, 0 ℃ ~ 100 ℃temperature range, the temperature coefficient of the reference voltage is about 0.25mV/ ℃, the output voltage is 1.0V.Keywords: MOS device; bandgap voltage reference; extraction; output voltage temperature coefficient;目录0 前言 (1)1 MOS器件原理 (3)1.1基本概念 (3)1.1.1 MOSFET的结构 (3)1.2 MOS的I/V特性 (4)1.2.1 阈值电压 (4)1.3 二级效应 (5)1.3.1 体效应 (5)1.3.2 沟道长度调制 (6)1.3.3 亚阈值导电性 (6)1.3.4 电压限制 (7)2 基准电压源电路原理 (8)2.1基准电压源的结构 (8)2.1.1直接采用电阻和管分压的基准电压源 (8)2.1.2有源器件与电阻串联组成的基准电压源 (9)2.1.3带隙基准电压源 (11)2.2带隙基准电压源的基本原理 (11)2.2.1与绝对温度成正比的电压 (12)2.2.2负温度系数电压VBE (13)2.3带隙基准源的几种结构 (14)2.3.1 widlar带隙基准源 (14)2.3.2 Brokaw带隙基准源 (15)2.3.3使用横向BJT的CMOS带隙基准源 (15)3 基准电压源电路设计 (17)3.1基准源的整体结构 (17)3.2参数提取 (18)3.2.1 MOS管阈值电压的提取 (18)3.2.2 MOS管的跨导参数 (19)3.2.3 MOS管的沟道长度调制效应系数 (21)3.3运算放大器电路结构以及尺寸计算 (22)3.3.1运算放大器结构及指标 (22)3.3.2根据运放手动计算 (23)3.4带隙电压基准电路结构以及计算 (30)3.4.1带隙电压基准核心电路 (30)3.4.2 Vbe结的温度系数及结电压的计算 (30)3.4.3 Vbe的温度系数计算 (31)3.4.4带隙电路零温度系数的计算 (32)4 电路仿真 (33)4.1仿真工具介绍 (33)4.2失调电压仿真验证 (33)4.3输入共模范围 (34)4.4幅频相频特性 (35)4.5带隙电压基准核心电路仿真 (35)5 结论 (36)致谢 (37)参考文献 (38)附录A： (39)附录B： (45)附录C： (54)辽宁工程技术大学毕业设计（论文）0 前言基准电压源(Reference V oltage)是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定度的参考电压源。
带隙基准电压源设计
基于BiCMOS工艺的带隙基准电压源设计叶鹏1，2，文光俊1,2，蔡竟业1, 王永平2(1.电子科技大学 通信与信息工程学院，四川 成都 610054)(2.广州润芯信息技术有限公司，广东 广州 510663 )摘要：电压基准是模拟集成电路的重要单元模块，本文在0.35um BiCMOS工艺下设计了一个带隙基准电压源。
仿真结果表明，该基准源电路在典型情况下输出电压为1.16302V，在-45℃～105℃范围内，其温度系数为3.6ppm/℃，在在电源电压为3V～3.6V范围内，参考电压从.16295V～1.16308V，变化了130uV，电源电压调整率为0.0186%/V。
关键字：带隙基准电压源；温度系数；电源电压调整率；BiCMOS中图分类号 TN782 文献标识码 AA Veference Voltage Circuit Design on BiCMOSTechnologyYE Peng1,2,WEN Guang-jun1,2,CAI Jing-ye1,WANG Yong-ping2(1 School of Communication and Information Engineering, University of Electronic Scienceand Technology of China, Chengdu Sichuan 610054)(2 Guangzhou Runxin Information Technology Co. LTD, Guangzhou Guangdong 510663)Abstract：voltage reference is a critical module in analog integrated circuit.this paper design a bandgap voltage reference,the simulation result demonstrate that the output voltage is 1.16302V in typical,the temperature coefficience is 3.6ppm/℃when temperature from -45℃ to 105℃,the reference voltage is from 1.16295V to 1.16308V when power voltage 3V～3.6V,the vary Is 130uV,Keywords: bandgap voltage source;temperature coefficience;Line Sensitivity;BiCMOS1引言设计基准电路的目的就是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压或电流。
带隙电压基准源的设计与分析
带隙电压基准源的设计与分析摘要介绍了基准源的发展和基本工作原理以及目前较常用的带隙基准源电路结构。
设计了一种基于Banba结构的基准源电路，重点对自启动电路及放大电路部分进行了分析，得到并分析了输出电压与温度的关系。
文中对带隙电压基准源的设计与分析，可以为电压基准源相关的设计人员提供参考。
可以为串联型稳压电路、A／D和D／A转化器提供基准电压，也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。
基准源广泛应用于各种模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成芯片中，其精度和稳定性直接决定整个系统的精度。
在模／数转换器(ADC)、数／模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)等集成电路设计中，低温度系数、高电源抑制比(PSRR)的基准源设计十分关键。
在集成电路工艺发展早期，基准源主要采用齐纳基准源实现，如图1(a)所示。
它利用了齐纳二极管被反向击穿时两端的电压。
由于半导体表面的沾污等封装原因，齐纳二极管噪声严重且不稳定。
之后人们把齐纳结移动到表面以下，支撑掩埋型齐纳基准源，噪声和稳定性有较大改观，如图1(b)所示。
其缺点：首先齐纳二极管正常工作电压在6～8 V，不能应用于低电压电路；并且高精度的齐纳二极管对工艺要求严格、造价相对较高。
1971年，Widlar首次提出带隙基准结构。
它利用VBE的正温度系数和△VBE的负温度系数特性，两者相加可得零温度系数。
相比齐纳基准源，Widlar型带隙基准源具有更低的输出电压，更小的噪声，更好的稳定性。
接下来的1973年和1974年，Kujik和Brokaw分别提出了改进带隙基准结构。
新的结构中将运算放大器用于电压钳位，提高了基准输出电压的精度。
以上经典结构奠定了带隙基准理论的基础。
文中介绍带隙基准源的基本原理及其基本结构，设计了一种基于Banba结构的带隙基准源，相对于Banba结构，增加了自启动电路模块及放大电路模块，使其可以自动进入正常工作状态并增加其稳定性。
1 带隙基准源工作原理由于带隙电压基准源能够实现高电源抑制比和低温度系数，是目前各种基准电压源电路中性能最佳的基准源电路。
带隙基准电压源
带隙基准电压源1. 引言带隙基准电压源（或称为带隙电压参考源）是集成电路设计中的关键模块之一。
它提供了一个稳定、精确的参考电压，用于校准其他模块的工作电压。
带隙基准电压源常用于模拟集成电路或传感器的校准、温度补偿等场景。
本文将介绍带隙基准电压源的工作原理、设计方法和常见应用。
2. 工作原理带隙基准电压源利用半导体材料的能带结构和温度特性实现电压的稳定。
它的基本原理是通过将两个与温度敏感度相反的元件串联（通常为PN结），使得温度系数互相抵消。
这样，温度变化对电压的影响将大大减小。
在带隙基准电压源中，常用的元件组合包括基准二极管和反向温度补偿二极管。
基准二极管利用了PN结的温度特性和电压偏置效应，实现了相对稳定的电压参考源。
而反向温度补偿二极管则通过调节电流和温度敏感度，来抵消基准二极管电压的温度漂移。
3. 设计方法设计带隙基准电压源需要考虑多个因素，包括温度系数、稳定性、功耗等。
以下是常见的设计方法：3.1 电流源设计带隙基准电压源需要一个稳定的电流源来提供工作电流。
常见的电流源包括简单的电阻、电流镜等。
电流源的选择要考虑稳定性、温度系数以及功耗等因素。
3.2 温度补偿为了抵消温度变化对电压的影响，需要引入一个反向温度补偿二极管。
这个二极管的电流和温度系数需要和基准二极管匹配，以实现温度补偿效果。
常见的方法包括调节电流和温度敏感度，使得反向温度补偿二极管的温度变化与基准二极管的温度变化相互抵消。
3.3 输出缓冲带隙基准电压源的输出需要通过一个缓冲放大器来驱动其他模块。
缓冲放大器的选择要考虑输出电压范围、增益稳定性以及功耗等因素。
4. 常见应用带隙基准电压源在集成电路设计中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：4.1 ADC的参考电压源带隙基准电压源常用于ADC（模数转换器）的参考电压源。
ADC通常需要一个稳定的参考电压来将模拟输入转换为数字信号。
带隙基准电压源的稳定性和精度使得它成为理想的参考电压源。
低压基准电压源电路的仿真分析设计说明
低压基准电压源电路的仿真分析设计说明一、引言低压基准电压源电路是一种常见的电子电路，可用于产生一个恒定且稳定的基准电压。
在许多电子设备中，需要一个可靠的基准电压源作为参考电压，以确保设备的精确性和稳定性。
本文将介绍低压基准电压源电路的仿真分析设计说明。
二、电路结构三、参考电压源参考电压源是低压基准电压源电路的关键部分，它产生一个稳定的基准电压作为输入。
常用的参考电压源电路有电阻分压、二极管温度补偿、Zener二极管等。
在设计中需要考虑线性度、温度漂移、功耗等因素。
四、放大器放大器将参考电压源的基准电压放大为需要的级别。
常用的放大器结构包括差分放大器和稳压器。
差分放大器可以提供较高的放大倍数和准确性，稳压器可以确保输出电压稳定在设定值附近。
五、稳压电路稳压电路是为了确保输出电压的稳定性。
常见的稳压电路包括线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器采用调整反馈回路的方式，保持输出电压不变。
开关稳压器通过开关控制输出电压，以保持其稳定性。
六、仿真分析在设计低压基准电压源电路之前，可以使用仿真软件进行电路分析和优化。
这样可以节省时间和成本，并提前发现潜在问题。
在进行仿真分析时，需要考虑以下几个因素：1.参考电压源的线性度和温度漂移：通过仿真分析可以评估参考电压源的线性度和温度漂移，并确定是否需要进行补偿。
2.放大器的增益和准确性：通过仿真分析可以评估放大器的增益和准确性，并确定是否需要进行调整。
3.稳压电路的稳定性和响应速度：通过仿真分析可以评估稳压电路的稳定性和响应速度，并确定是否需要进行优化。
七、总结低压基准电压源电路的仿真分析设计是确保电路工作稳定和精确性的关键步骤。
通过仿真分析，可以评估各个部分的性能，并进行优化。
为了实现一个可靠和稳定的基准电压源，需要充分考虑参考电压源、放大器和稳压电路的设计。
以上是低压基准电压源电路的仿真分析设计说明，通过合理的设计和仿真分析，可以实现一个稳定和可靠的基准电压源。
低电压带隙基准电压源设计
低电压带隙基准电压源设计基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带隙基准电压源又是产生这个电压的最广泛的解决方案。
在大量手持设备应用的今天，低功耗的设计已成为现今电路设计的一大趋势。
随着CMOS 工艺尺寸的下降，数字电路的功耗和面积会显著下降，但电源电压的下降对模拟电路的设计提出新的挑战。
传统的带隙基准电压源结构不再适应电源电压的要求，所以，新的低电压设计方案应运而生。
本文采用一种低电压带隙基准结构。
在TSMC0．13μmCMOS工艺条件下完成，包括核心电路、运算放大器、偏置及启动电路的设计，并用Cadence Spectre对电路进行了仿真验证。
1 传统带隙基准电压源的工作原理传统带隙基准电压源的工作原理是利用两个温度系数相抵消来产生一个零温度系数的直流电压。
图1所示是传统的带隙基准电压源的核心部分的结构。
其中双极型晶体管Q2的面积是Q1的n倍。
假设运算放大器的增益足够高，在忽略电路失调的情况下，其输入端的电平近似相等，则有：VBE1=VBE2+IR1 (1)其中，VBE具有负温度系数，VT具有正温度系数，这样，通过调节n和R2/R1，就可以使Vref得到一个零温度系数的值。
一般在室温下，有：但在0．13μm的CMOS工艺下，低电压MOS管的供电电压在1．2 V左右，因此，传统的带隙基准电压源结构已不再适用。
2 低电源带隙基准电压源的工作原理低电源电压下的带隙基准电压源的核心思想与传统结构的带隙基准相同，也是借助工艺参数随温度变化的特性来产生正负两种温度系数的电压，从而达到零温度系数的目的。
图2所示是低电压下带隙基准电压源的核心部分电路，包括基准电压产生部分和启动电路部分。
2．1 带隙基准源电路由于放大器的输入端电平近似相等，故由电流镜像原理可得到如下等式：这样，适当选择R2/R1、R2/R3以及n的值，即可得到低电源电压下的基准电平。
基于版图的设计考虑，可选择n为8，这样可以更好地实现三极管的匹配，减小误差。
低压带隙基准电路
低压带隙基准电路低压带隙基准电路是一种用于产生稳定的电压参考的电路。
在很多应用中，需要一个稳定的电压参考作为基准来进行各种电路的设计和测试。
低压带隙基准电路通过利用半导体材料的特性来实现稳定的电压输出。
低压带隙基准电路的原理是基于半导体材料的能带结构。
在半导体材料中，存在着能带隙，即导带和价带之间的能量差。
当半导体材料处于热平衡状态时，导带和价带之间的能量差是稳定的。
通过合理设计半导体材料的结构，可以使得能带隙的能量差在一定范围内保持不变。
低压带隙基准电路一般由两个关键部分组成：参考电流源和比较电路。
参考电流源用于产生一个稳定的电流，而比较电路则用于将参考电流与半导体材料的能带隙进行比较，从而产生一个稳定的电压输出。
参考电流源的设计是低压带隙基准电路中最关键的一步。
参考电流源的设计可以采用多种方式。
一种常用的方式是使用基准二极管。
基准二极管是一种特殊的二极管，其电流与温度无关，可以产生一个稳定的电流。
通过将基准二极管与其他电阻、电容等元件组合在一起，就可以构建一个稳定的参考电流源。
比较电路是低压带隙基准电路中另一个重要的组成部分。
比较电路的作用是将参考电流与半导体材料的能带隙进行比较，并产生一个与参考电流成比例的电压输出。
比较电路一般采用差分放大器的结构，通过调整差分放大器的增益和偏置电流，可以得到一个稳定的电压输出。
在低压带隙基准电路中，还需要考虑温度漂移的问题。
由于半导体材料的特性，其能带隙与温度有关，随着温度的变化，能带隙也会发生变化，从而导致电压输出的不稳定。
为了解决这个问题，可以采用温度补偿电路来对基准电路进行补偿，使得电压输出在不同温度下仍然稳定。
除了温度漂移，还需要考虑其他因素对低压带隙基准电路的影响。
例如供电电压的稳定性、噪声的影响等等。
为了提高低压带隙基准电路的性能，可以采用滤波电路、稳压电路等方式来提高电路的稳定性和抗干扰能力。
总结起来，低压带隙基准电路是一种用于产生稳定的电压参考的电路。
低压基准电压源电路的仿真分析毕业设计
低压基准电压源电路的仿真分析毕业设计摘要参考电压源电路是模拟集成电路及电气电子设备的基本组成单元。
一个应用广泛的基本电路。
我们所说的参考电压源，就是能够提供高稳定性的基准电源的电路，它们之间的参考电压和电源，工艺参数，温度的变化关系是非常小的。
然而，它的温度稳定性和抗噪声性能够影响到整个电路系统。
该系统的精度在很大程度上取决于内部或外部的基准精度。
如果没有一个满足要求的参考电路，它不就能正确和有效的实现系统设定的性能。
本文的目的是基于双极晶体管基准源的TL431可调稳压器集成电路的仿真与分析。
本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状以及趋势。
然后详细介绍基准电压源电路的基本结构以及基本的原理，并对几种不同的双极型基准电压源电路做以简单的介绍。
其次对电路仿真软件进行介绍，最后运用电路仿真软件specture对TL431串联集成稳压基准电路进行仿真并详细分析其结果。
仿真分析的类型主要有直流工作点分析，交流分析，傅里叶分析，噪声分析，噪声系数分析，失真分析，直流扫描分析，灵敏度分析，参数扫描分析，温度扫描分析等。
仿真分析结果显示，基准电压源电路具有较高的稳定性，电压源的直流输出电平比较稳定，而且这个直流电平对电源电压和温度不敏感。
关键词：基准电压源,TL431,仿真分析,Specture,温度系数AbstractThe reference voltage source is a basic module of the very wide range of applications in the design of analog integrated circuits. What we call the reference voltage source is able to power provide high stability of the baseline power to the circuit, this relationship between the picture reference and the power, process parameters and temperature is very small, however, its import temperature stability and resistance to noise performance of with the accuracy and performance of the entire circuit system. The accuracy of the system to a large extent depends on the begin is accuracy of the internal or external reference, there is no one to meet the requirements of the is reference circuit, it can not correct and effective system of pre-set performance. The purpose of this paper is based on bipolar transistors reference TL431 adjustable voltage regulator IC is simulation and analysis.At the beginning of this article, first introduced the development status and trends of the reference voltage source at home and abroad. And then details the basic structure of the reference voltage source circuit and the basic principle, and several different bipolar voltage reference circuit with a simple introduction. Second, the circuit simulation software mulisim .Finally, the circuit simulation software specture TL431 series integrated voltage regulator reference circuit simulation and detailed analysis of the results. Simulation analysis of the main types of DC operating point analysis, AC analysis, Fourier analysis, noise analysis, noise figure, distortion analysis, DC sweep analysis, sensitivity analysis, Parameter Sweep analysis, temperature scanning.Simulation and analysis of simulation results show that the voltage reference circuit has a high stability of the DC voltage source output level is relatively stable, and the DC level is not sensitive to the supply voltage and temperature.Keywords:reference voltage source ,the TL431 ,simulation ,Specture ,temperature coefficient目录1. 绪论 (4)1.1 国内外研究现状与发展趋势 (5)1.2 课题研究的目的意义 (6)1.3 本文的主要内容 (7)2. 基准电压源电路和偏置的电流源电路 (7)2.1基准电压源的结构 (7)2.1.1 直接采用电阻和管分压的基准电压源 (7)2.1.2有源器件与电阻串联所组成的基准电压源 (8)2.1.3双极型三管能隙基准源 (10)2.1.4 双极型二管能隙基准源 (12)2.2V的温度特性 (14)BE2.3 对温度不敏感的偏置 (14)2.4 对电源不敏感的偏置 (18)本章小结 (20)3. 高精度可调式精密稳压集成电路TL431的工作原理与运用 (21)3.1精密稳压器TL431的内部结构 (21)3.2 TL431的工作原理与参数 (22)3.2.1 TL431的具体工作原理 (22)3.2.2 TL431的特点和参数 (26)3.3 TL431的典型运用电路 (26)3.3.1 基准电压源电路 (26)3.3.2 恒流源电路 (27)3.3.3 电压比较器电路 (28)3.3.4电压监视器电路 (29)3.4 TL431应用所注意的事项 (30)本章小结 (30)4. 高精度可调式精密稳压电路TL431的仿真 (31)4.1 Candence以及Specture仿真器的介绍 (31)4.2 整体电路的仿真 (32)4.2.1 直流特性仿真 (32)4.2.2瞬态特性仿真 (34)4.2.3温度特性的仿真 (34)4.2.4 电源抑制比仿真 (35)4.2.5开环电压增益仿真 (36)4.2.6 应用电路的仿真 (37)本章小结 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)1. 绪 论基准电压源（Reference Voltage ）是指在模拟电路、混合信号电路中用作电压基准的参考电压源,它具有很多的优点，典型的是相对较高的精度和稳定度。
低压带隙基准输出电压
低压带隙基准输出电压1.引言1.1 概述低压带隙是指材料在能带结构中的最低能级与导带之间的能量差。
低压带隙起着决定材料性质和应用的重要作用，特别是在电子器件领域中。
本文旨在探讨低压带隙基准输出电压的概念及其在应用中的重要性。
随着科技的快速发展和人们对电子器件性能要求的不断提高，对低压带隙基准输出电压的研究和应用变得越来越重要。
低压带隙的基准输出电压是指当材料处于低压带隙状态时，在单位时间内所能输出的电压。
这个概念在半导体材料及器件中得到了广泛的应用。
以低压带隙基准输出电压为基准，可以评估材料的电学性能，并为电子器件的设计和性能优化提供指导。
低压带隙基准输出电压对于各种电子设备的性能有着重要的影响。
例如，在光电二极管和太阳能电池中，低压带隙基准输出电压的高低直接决定了器件的光电转换效率。
在场效应晶体管和集成电路中，低压带隙基准输出电压的准确度和稳定性对于电子信号的放大和传输至关重要。
除了对电子器件性能的影响，低压带隙基准输出电压的研究还具有科学意义。
通过研究材料的低压带隙特性，可以进一步了解材料的晶体结构和能带结构，从而深入理解其物理性质和电学行为。
这对于材料的合成、制备和性能调控具有重要的指导作用。
综上所述，本文将重点讨论低压带隙基准输出电压的概念和作用。
通过深入探讨其重要性，可以为相关领域的研究人员提供更多关于低压带隙基准输出电压的理论支持和实践指导。
同时，也能为未来的材料设计和电子器件性能优化提供新的思路和启示。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构：本文主要分为三个部分，即引言、正文和结论。
引言部分旨在对文章进行概述和介绍，包括概述本文的主题和内容、说明文章的结构和目的。
正文部分将深入探讨低压带隙基准输出电压的相关知识和作用。
首先，我们将对低压带隙的定义和意义进行详细阐述，介绍其在相关领域的应用和重要性。
然后，我们将重点讨论低压带隙的基准输出电压在实际应用中的作用和意义，探究其对电子设备、能源转换等方面的影响。
低压CM0S带隙基准电压源设计解析
低压CM0S带隙基准电压源设计
电路的器件参数如表1所示，P2，P3，P4管的尺寸较大，是为了降低电路中的1／f噪声。
电流镜的负载管P5，P6和差分对管N1，N2的宽长比较大，以抑制电路的热噪声。
由于电路中的电阻值较大，故在工艺中用阱电阻实现。
电容C0有助于电路的稳定，同时还可以减小于运放的宽度，有助于降低噪声的影响。
2 仿真与结果分析在Cadence设计平台下的Spectre仿真器中基于CSMC 0．5 μm CMOS工艺模型对电路进行了仿真。
得到电路的温度特性曲线、直流电源抑制特性曲线、交流PSRR特性曲线、启动时间曲线如图4所示。
各项仿真结果参数如表2所示。
3 结语在应用典型CMOS电压基准源的基础上，综合一级温度补偿、电流补偿技术，设计了带隙电压基准源电路。
该带隙基准源电路的电源工作范围为1．* V，工作温度为-10～+130℃，基准输出电压VREF为(650．5±0．5)mV，温度系数可低至2．0 ppm／℃，电源抑制比为-70 dB。
仿真结果证明了设计的正确性。
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一种电压可调式带隙基准源的研究与设计
-4 - 科学技术创新2019.14-种电压可调式带隙基准源的研究与设计周瑞贺龙周赵心越(成都信息工程大学通信工程学院，四川成都610225)摘要:本文设计一种低温漂系数的电压可调式CMOS 带隙基准电压源，与传统的CMOS 带隙基准电压源相比，该电压源不 仅能生成1.24V 的标准带隙基准电压，还可以可通过调整电阻的比值产生更低或者更高的基准电压。
利用电阻分压法，基准电路 可以在低电压条件下运行。
采用TSMC 0.18umCMOS 工艺，使用spectre 仿真，在1.8V 的供电电压下，可以产生1.2V 的基准电 压，在-409~120七的温度范围内，其温度系数为12ppm/°C,电源抑制比为66dB 。
关键词:可调式带隙基准；电源抑制比；电阻分压;低温度系数中图分类号:TN402,TN432 文献标识码：A 文章编号:2096-4390 (2019)14-0004-02随着集成电路的发展，芯片内模块单元对电压的稳定性要 求越来越高。
外部供电电源由于具有明显的电源纹波，对内部 电路的影响也越来越明显叫因此，需要一种不受电源纹波、外部温度变化以及工艺影响的电压源作为基准，来保证芯片的性 能。
带隙基准电压源(Bandgap Voltage Reference )作为一种能够提供稳定电压的电路叫正被广泛地运用于各模拟、数模混合芯片电路中，尤其是高精度的比较器，模数、数模转换器等叫都需 要具有低温度系数®的带隙基准电路。
而带隙基准的电路的性能，又直接影响着这些具有高精度特征电路的整体性能。
而 CMOS 工艺成本低廉，容易集成于片内，是当下研究的热点叫因此，对CMOS 工艺实现的带隙基准电路进行研究，势在必行。
1传统的带隙基准电压电路传统的带隙电路主要由运算放大器、双极晶体管和电阻构成，如图1所示。
带隙基准的输出电压是双极晶体管B3基极发 射极电压V bq 和电阻R3电压Vm 之和。
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低电压带隙基准电压源的设计
随着CMOS工艺尺寸的下降，数字电路的功耗和面积会显著下降，但电源电压的下降对模拟电路的设计提出新的挑战。
传统的带隙基准电压源结构不再适应电源电压的要求，所以，新的低电压设计方案应运而生。
本文采用一种低电压带隙基准结构。
0 引言
基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带隙基准电压源又是产生这个电压的最广泛的解决方案。
在大量手持设备应用的今天，低功耗的设计已成为现今电路设计的一大趋势。
随着C MOS工艺尺寸的下降，数字电路的功耗和面积会显著下降，但电源电压的下降对模拟电路的设计提出新的挑战。
传统的带隙基准电压源结构不再适应电源电压的要求，所以，新的低电压设计方案应运而生。
本文采用一种低电压带隙基准结构。
在TSMC0．13μm CMOS 工艺条件下完成，包括核心电路、运算放大器、偏置及启动电路的设计，并用Cadence Spectre对电路进行了仿真验证。
1 传统带隙基准电压源的工作原理
传统带隙基准电压源的工作原理是利用两个温度系数相抵消来产生一个零温度系数的直流电压。
图1所示是传统的带隙基准电压源的核心部分的结构。
其中双极型晶体管Q2的面积是Q1的n倍。
假设运算放大器的增益足够高，在忽略电路失调的情况下，其输入端的电平近似相等，则有：
VBE1=VBE2+IR1 (1)
调节n和R2/R1，就可以使Vref得到一个零温度系数的值。
一般在室温下，有：
但在0．13μm的CMOS工艺下，低电压MOS管的供电电压在1．2 V左右，因此，传统的带隙基准电压源结构已不再适用。