模拟集成电路电流源基准源

o
kT0 R2 kT0 J1 1 p ln Vg 0 n R1 q J2 q
可以通过控制有效发射结面积比AEl／AE2或 AE3／AE4及电阻比R2／R1来获得接近零温 度系数的基准源
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3. E／DNMOS基准电压源
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源自文库
VB VBE 2 R2 I b 2
3. 多路电流源
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3. 电流源的改进
Ic2 2 Ib2 R1 I REF 1I b1 I b1 I b 2 R2
• 带缓冲恒流源
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;
VBE 2mV/C T
(2)由NPN管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz， Vz=6～9V，它的温度系数：
VZ 2mV/C T
(3)等效热电压Vt＝26mV，温度系数
Vt 0.086 mV/C T
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正向二极管基准电路 齐纳二极管基准电路 具有温度补偿的齐纳基准电路 负反馈基准源电路 参考电压源
VBE 2mV/C T
VZ 2mV/C T
Vref
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负反馈基准源电路
Vref VB I B 2 VA Vref
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偏置电压源和基准电压源电路

双极型三管能隙基准源 双极型二管能隙基准源 E／DNMOS基准电压源 CMOS基准电压源
I b1 I b 2 I b 2 I b1 I c1 1 I b1 Ic2 2 Ib2 I REF 1 I b1 2 I b1
Ic2 2 Ib2 2 I REF 1 I b1 2 I b1 1 2 2
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2 I b1 1 n 1 I b1 1
Ic2 2 Ib2 R1 I REF 1I b1 I b1 I b 2 R2
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具有基极电流补偿的恒流源
2 Io 2 Ir 2 2
2
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正向二极管基准电路
Vref
温度系数大
内阻较大
芯片面积大
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Vref R1 T R2
R1 Vref 1 VBE R2
解决了大Vref的问题 (1) BE结二极管的正向压降VBE, VBE=0.6~0.8V, 他的温度系数
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V
' REF
R2 VREF 1 R 1
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4. CMOS基准电压源
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根据MOS晶体管次开启区电特性的理论分析, 当N沟MOSFET工作在次开启区时, 若其源极 电压不为零, 则其漏电流可表示为
1 4 VR Vt ln 2 3
VREF T0 T R2 5 1 4 T Vgo 1 V nV ln V ln BEO t t T T R 0 1 3 2 3 T0
;
VBE 2mV/C T
(2)由NPN管反向击穿BE结构成的齐纳二极管的击穿电压Vz， Vz=6～9V，它的温度系数：
VZ 2mV/C T
(3)等效热电压Vt＝26mV，温度系数
Vt 0.086 mV/C T
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具有温度补偿的齐纳基准电路
1 1 D 1 1 E T T kE E kD D
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其温度系数决定于三个因素


M1，M2的开启电压之差的温度系数， M1，M2漏极电流IDE＝IDD＝ID的温度系 数 沟道电子迁移率的温度系数。
零温度系数的条件为
T0 R2 5 1 4 Vgo VBEO ln n 1 ln T R1 3 Vt 0 2 3
VREF T T Vg 0 nVt 0
0
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模拟集成电路
.基准源电路
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基准源电路

稳定的电压输出 不随温度变化 低的输出电阻, 不随负载变化
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(1) BE结二极管的正向压降VBE, VBE=0.6~0.8V, 他的温度系数
2. 微电流源
I C2 I E2
VBE1 VBE2 Re2 VBE Re2
由于 VBE 很小，
所以IC2也很小
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I e1 1I b1
VBE1 VB R1 1I b1 I b1, 2 I s expVBE / Vt
VTD VFBN
QI C

QB C
VFB bi
QI C

QB C
VTE VTD
QB VFB 2 F COX
Q Q VFB bi I B C C
VTE VTD
QI C
VTE VTD 0 T
I e 2 1I b 2
VBE 2 VB R2 1I b 2 VB VBE1 R1 I b1 R1 1I b1 R1 I b1 1 R2 1I b 2 R2 I b 2 I b 2 R1 I b1 R2
Ic2 2 Ib2 R 1 I REF 1I b1 I b1 I b 2 R2
4. 电流源作有源负载
镜像电流源
共射电路的电压增益为：

R c
rbe
对于此电路Rc就是镜
像电流源的交流电阻， 因此增益比用电阻Rc作负载时大大提高了。
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放大管
恒流源电路
精密匹配电流镜
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PNP基本恒流源及其改进电路
MOS恒流源
I D K VGS VT
W2 L1 Io I REF W1 L2
2
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Wilso恒流源
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4.电流源作有源负载
1.交流电阻大
2.直流电阻小
3.电压范围宽
4.工艺容易实现
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1.双极型三管能隙基准源
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VREF VBE
R2 kT J1 R2 J1 ln VBE Vt ln R3 q J2 R3 J2
VBE T I
C 常数
T T nkT To Vgo 1 T VBE 0 T q ln T o o
I DSW I DO W exp VGB / mVt exp VSB / Vt exp VDB / Vt L

次开启区的饱和区
I DSW I DO W exp VGB / mVt exp VSB / Vt L
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耗尽型和增强型MOS的阈值
增强型
VTE VFB 2 F
耗尽型
QB COX
VTD VFBN
QI C

QB C
VFB bi
QI C

QB C
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VTE VFB 2 F
QB COX
恒流源和有源负载
一 电流源电路
1. 镜像电流源 基准电流：
I REF
VCC VBE VCC = R R
因为： VBE2 = VBE1
I E2 = I E1
所以： I C2 = I C1 I REF
无论 R c 的值如何， I C2 的电流值将保持不变。
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VBE 2mV/C T
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齐纳二极管基准电路
(2)由NPN管反向击穿BE结构 成的齐纳二极管的击穿电压Vz， Vz=6～9V，它的温度系数：
VZ 2mV/C T
Vref
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(1) BE结二极管的正向压降VBE, VBE=0.6~0.8V, 他的温度系数
VREF
T To
Vgo
只要适当设计R2／R3和J1／J2，即可使在该温度下基准 电压的温度系数接近零
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输出接近为5V的能隙基准源
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2.双极型二管能隙基准源
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VREF T T VBE 0
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VREF
ID ID VTE VTD kE kD
VREF VGSE VGSD T T VTE VTD 1 T 2 ID I D 2 1 1 I D kD kE T