带隙基准
带隙基准电压校准 eetop -回复
带隙基准电压校准eetop -回复带隙基准电压校准（Bandgap Voltage Reference Calibration）是集成电路设计中的一个重要环节。
带隙基准电压是指在特定工作温度下产生的恒定电压，用于校准其他模拟电路元件的偏置电压，从而提高整个集成电路的工作准确性和稳定性。
本文将一步一步回答有关带隙基准电压校准的问题。
第一步：什么是带隙基准电压？带隙基准电压是指在特定工作温度下产生的恒定电压。
基于物理原理，带隙基准电压可由基于半导体材料的差分电压或其他电路元件产生。
其中，差分电压产生的带隙基准电压是最常用的。
第二步：带隙基准电压校准的目的是什么？带隙基准电压的校准旨在使得产生的恒定电压在特定工作温度下与预期值保持一致。
校准的目的是提高集成电路的工作准确性和稳定性。
这对于模拟电路的准确测量以及数字电路的正常运行非常重要。
第三步：为什么需要对带隙基准电压进行校准？在半导体材料制造过程中，微小的材料和工艺变化可能导致带隙电压的偏移。
而这种偏移会直接影响到其他模拟电路元件的偏置电压，从而引起整个集成电路的准确性和稳定性问题。
因此，对带隙基准电压进行校准是必要的。
第四步：带隙基准电压校准的方法有哪些？常见的带隙基准电压校准方法包括两点校准法和三点校准法。
两点校准法通过在待校准电路中添加大小相等、理论值已知的校准电阻，将输出电压与预期值进行比较并进行调整，从而实现电压校准。
三点校准法基于两个特定温度下的差分电压，计算带隙能。
第五步：校准过程中需要注意哪些问题？在进行带隙基准电压校准时，需要注意以下问题：1. 温度：校准过程需要进行温度控制，以确保带隙基准电压在特定工作温度下产生。
同时，还需要考虑温度对电阻、电容和电感等元件的影响。
2. 稳定性：校准过程需要考虑带隙基准电压的长期稳定性。
在实际应用中，校准电路应具有能够抵消温度波动和材料老化等因素影响的稳定性。
3. 精度：校准电路的精度直接影响到整个集成电路的准确性。
《带隙基准电压源》课件
带隙基准电压源 的发展趋势与展 望
技术创新方向探讨
提高精度和稳定 性：通过改进电 路设计和材料选 择，提高基准电 压源的精度和稳 定性。
降低功耗：通过 优化电路设计和 采用低功耗器件， 降低基准电压源 的功耗。
集成化：将基准 电压源与其他电 路模块集成，提 高系统的集成度 和可靠性。
智能化：通过引 入智能控制算法， 提高基准电压源 的自适应能力和 抗干扰能力。
测试设备：包括电压源、电 流源、示波器、万用表等
测试步骤：按照测试标准进行， 包括设置参数、测量数据、分 析结果等
评估标准及流程详解
评估标准： 精度、稳 定性、温 度特性、 电源抑制 比等
评估流程： 测试准备、 测试实施、 数据分析、 结果评估 等
测试准备： 选择合适 的测试设 备、设置 测试条件 等
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汇报人：PPT
案例一：用于ADC/DAC转换器的基准电压源设计
应用背景：ADC/DAC转换器需要稳定的基准电压源 设计要求：高精度、低噪声、低功耗 带隙基准电压源的优势：温度稳定性好、精度高、功耗低 设计方法：选择合适的带隙基准电压源芯片，进行电路设计和调试 应用效果：提高了ADC/DAC转换器的性能和稳定性
案例二：用于PLL锁相环的基准电压源设计
设计过程中需要注意电压源的稳定性和精度 优化建议：采用高精度的电阻和电容，提高电压源的稳定性 注意电源噪声对电压源的影响，采用滤波器进行抑制 优化建议：采用低噪声的电源，提高电压源的精度 注意温度对电压源的影响，采用温度补偿技术进行校正 优化建议：采用高精度的温度传感器，提高温度补偿的精度
带隙基准电压源 的应用案例分析
功耗：带隙基准电压源的功耗较低， 适合在低功耗系统中使用
带隙基准的原理
带隙基准的原理
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊带隙基准的原理，这可真是个超级厉害的东西啊！
想象一下，带隙基准就像是一个精准无比的导航仪，能为电子设备指引出最正确的方向。
比如说，你的手机能稳定地显示时间、你的电脑能准确处理各种数据，这里面可都有带隙基准的大功劳呢！
带隙基准的原理其实不难理解啦。
它就像是一个聪明的裁判，能够提供一个非常稳定的参考电压。
你知道吗，就好像在一场比赛中，如果裁判不靠谱，那整个比赛不就乱套啦？带隙基准就是要保证这个参考电压稳如泰山，不管周围环境怎么变化，它都能坚守阵地！
再打个比方吧，带隙基准就像你在黑暗中前行时手里的那盏明灯，始终为你照亮前方的路。
它依靠巧妙的电路设计和特殊的半导体材料，实现了这种令人惊叹的稳定性。
这可不是随便就能做到的哟，得靠无数科学家和工程师们的智慧和努力呢！
比如说，在芯片制造中，带隙基准就发挥着至关重要的作用。
如果没有它，芯片可能就会变得神经兮兮的，一会儿正常一会儿出问题。
“哎呀，那可不行啊！”你肯定会这么说。
总之，带隙基准的原理虽然有点复杂，但它真的是电子世界里的无名英雄啊！它默默地工作，保证着各种电子设备的正常运行。
所以啊，我们真应该好好感谢这些看似不起眼，实则无比重要的带隙基准们！它们真的是太了不起啦！
我的观点很明确，带隙基准是电子领域中不可或缺的关键要素，它的作用和价值不可估量。
《带隙基准电压源》课件
4. 优化电路参数
根据仿真结果和实际测试数据，对电路参数进行优化，以提高带隙基 准电压源的性能。
电路设计的优化方法
温度补偿
通过引入温度补偿元件或采用 温度补偿技术，减小温度对带 隙基准电压源输出电压的影响
。
噪声抑制
采用低噪声元件、优化布线方 式和滤波技术等手段，减小带 隙基准电压源输出电压中的噪 声成分。
温漂
02
带隙基准电压源的温漂是指其在一定温度范围内的输出电压变
化量，温漂越小，性能越好。
热稳定性
03
带隙基准电压源在高温下的稳定性，良好的热稳定性可以保证
其在高温环境下正常工作。
04
带隙基准电压源的实现方式
模拟实现方式
01
02
03
运算放大器
使用运算放大器来调整和 稳定带隙基准电压，以实 现高精度和低噪声的输出 。
电阻和电容
通过精密电阻和电容来构 建带隙基准电压源，以实 现温度补偿和稳定性。
差分放大器
使用差分放大器来提高带 隙基准电压的精度和线性 度，以减小温度和电源电 压变化的影响。
数字实现方式
查找表
使用查找表来存储不同温度下的带隙基准 电压值，通过查表方式实现温度补偿。
数字滤波器
使用数字滤波器来处理带隙基准电压的输 出，以提高其稳定性和精度。
数字控制环路
使用数字控制环路来调整带隙基准电压的 输出，以实现高精度和低噪声的性能。
混合实现方式
模拟与数字相结合
将模拟和数字技术相结合，以实现高性能的带隙基准电压源。例如，可以使用 模拟电路来实现温度补偿和稳定性，同时使用数字电路来实现高精度和低噪声 的性能。
带隙基准温度系数仿真计算
带隙基准温度系数仿真计算
带隙基准温度系数是指半导体材料的能隙随温度变化的情况。
在实际应用中，我们希望了解材料的带隙基准温度系数，以便预测材料在不同温度下的性能。
仿真计算带隙基准温度系数可以通过密度泛函理论（DFT）或者有效质量理论（EFA）来实现。
首先，使用密度泛函理论（DFT）进行计算。
DFT是一种计算材料电子结构和性质的理论方法，可以通过计算材料的电子能带结构来获得带隙随温度变化的信息。
在这种方法中，我们可以利用软件如VASP、Quantum ESPRESSO等进行第一性原理计算，得到材料在不同温度下的电子结构，然后通过拟合得到带隙随温度变化的关系，从而得到带隙基准温度系数。
其次，使用有效质量理论（EFA）进行计算。
在EFA中，我们可以将材料的电子结构简化为具有有效质量的载流子模型，通过考虑载流子在晶格振动下的运动来得到带隙随温度变化的关系。
这种方法相对于DFT计算来说计算成本更低，但是精度相对较低。
除了以上两种方法，还可以考虑使用紧束缚模型、Monte Carlo 模拟等方法来进行带隙基准温度系数的仿真计算。
这些方法各有优
劣，选择合适的方法取决于具体的研究对象和研究目的。
需要注意的是，在进行带隙基准温度系数的仿真计算时，需要考虑材料的晶体结构、杂质掺杂、外界应力等因素对带隙的影响，以得到准确的结果。
同时，仿真计算的结果需要与实验数据进行验证和比较，以确保计算的准确性和可靠性。
带隙基准psrr推导
带隙基准PSRR推导一、引言在集成电路设计中，带隙基准(或称为参考电压)是一个重要的参数，用于提供稳定的参考电压给其他电路模块。
而PSRR（Power Supply Rejection Ratio）则是衡量电路对电源噪声的抑制能力的指标。
本文将详细探讨带隙基准PSRR的推导方法。
二、带隙基准简介带隙基准是一种基于半导体材料的电压参考源，其具有较高的稳定性和线性度。
它通常由一个差分放大器和一个反馈环路组成，通过对差分放大器的输入电压进行调整，使得输出电压与参考电压保持稳定。
三、PSRR的定义PSRR是指在输入电压发生变化时，输出电压相对于输入电压的变化比例。
在实际应用中，电源噪声是不可避免的，因此高PSRR是带隙基准设计中的重要指标之一。
PSRR的计算方法如下：PSRR = ΔVout / ΔVin其中，ΔVout表示输出电压的变化量，ΔVin表示输入电压的变化量。
四、带隙基准PSRR的推导方法带隙基准的PSRR可以通过差分放大器的增益和反馈环路的特性来推导。
下面将详细介绍推导的步骤：1. 建立差分放大器模型首先，我们需要建立差分放大器的模型。
差分放大器一般由两个晶体管和若干电阻、电容组成。
通过对差分放大器的小信号模型进行分析，可以得到其输入输出关系式。
2. 计算差分放大器的增益根据差分放大器的输入输出关系式，可以计算其增益。
增益的计算通常采用增益公式或者传输函数的方法。
3. 分析反馈环路的特性反馈环路对差分放大器的输出进行反馈，从而稳定输出电压。
通过分析反馈环路的特性，可以得到反馈系数和相位延迟等参数。
4. 推导带隙基准的传输函数将差分放大器的增益和反馈环路的特性结合起来，可以推导出带隙基准的传输函数。
传输函数描述了输入电压和输出电压之间的关系。
5. 计算带隙基准的PSRR根据带隙基准的传输函数，可以计算其PSRR。
PSRR的计算需要考虑输入电压的变化对输出电压的影响。
五、结论带隙基准的PSRR是衡量其抑制电源噪声能力的重要指标。
bandgap带隙基准源电路
bandgap带隙基准源电路Bandgap带隙基准源电路是一种用于产生带隙基准电压的电路，它在模拟电路设计和集成电路设计中具有重要的作用。
带隙基准电压是一种与温度和电源电压无关的直流电压，它可以用于电路的偏置、ADC的基准、温度传感器等。
带隙基准源电路的设计原理是基于硅材料的带隙能量，它的带隙能量为1.12eV，对应于温度为273.15K。
带隙基准源电路的核心思想是将带隙能量转化为直流电压，并通过一定的放大和调节电路，得到温度和电源电压无关的基准电压。
带隙基准源电路的基本结构包括三个部分：偏置电路、带隙电压产生电路和放大电路。
其中，偏置电路用于产生一个与电源电压无关的直流电流，带隙电压产生电路用于将带隙能量转化为直流电压，并且放大电路用于调节带隙基准电压的大小和精度。
偏置电路通常采用一个PNP晶体管和一个电阻组成，PNP晶体管的基极-发射极电压作为偏置电压。
这个偏置电压具有负的温度系数，即随着温度的升高，它的值会减小。
为了使整个电路的温度系数为零，需要将这个偏置电压与一个具有正温度系数的电压进行补偿。
带隙电压产生电路通常采用两个晶体管和电阻组成，其中一个晶体管的基极-发射极电压作为带隙电压，另一个晶体管的基极-发射极电压具有正的温度系数。
通过调节两个晶体管的发射极电流比值，可以得到一个与温度无关的带隙电压。
放大电路用于调节带隙基准电压的大小和精度。
通常采用一个高精度、低噪声的放大器，将带隙基准电压进行放大和调节。
放大器的增益和带宽需要满足一定的要求，以确保带隙基准电压的精度和稳定性。
在实际应用中，带隙基准源电路还需要考虑一些其他的因素，如电源噪声、温度范围、功耗等。
为了实现高精度的带隙基准电压，需要采用一些优化设计方法，如低噪声电源、温度补偿技术、自偏置电路等。
在实际应用中，带隙基准源电路有着广泛的应用。
它可以用于各种类型的模拟电路和数字电路中，如运算放大器、比较器、ADC、DAC、PLL等。
它可以提供高精度的基准电压，帮助这些电路实现高精度、低噪声、稳定的性能。
带隙基准 1.65v
带隙基准1.65v1.引言1.1 概述在编写概述的部分时，重要的是对整篇文章进行一个简要而准确的介绍。
概述应该提供一个大致的背景知识，并阐明本文的重点和目标。
在这种情况下，作为整篇文章的概述，你可以包含以下方面的信息：本文旨在探讨带隙基准的重要性，并对其标准值（1.65V）进行详细的研究。
带隙是指固体材料中能量带之间的能量间隔，它在半导体和其他材料的选择和设计中起着至关重要的作用。
首先，我们将对带隙的概念进行介绍，包括带隙在材料中产生的原因和它对材料电子特性的影响。
我们将深入了解带隙的定义以及如何测量和计算带隙数值。
接下来，我们将重点探讨带隙基准值为1.65V的意义和应用。
这个具体数值在半导体行业中是广泛认可的标准，特别是在电子器件设计和半导体工艺中。
我们还将探讨1.65V带隙基准值对新材料和新型器件的发展的影响。
通过研究带隙基准值，我们可以更好地了解和预测材料的性能，并为相关领域的技术创新提供基础。
最后，我们将总结本文的主要发现和结论，强调带隙基准值1.65V的重要性，并展望该领域未来的发展方向。
通过本文的阅读，读者将能够更好地理解带隙基准值的概念和意义，以及它在材料科学和半导体技术领域的应用。
带隙基准值的研究和应用有助于推动半导体材料和器件的发展，为新一代电子技术的进步奠定基础。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构部分旨在向读者介绍本篇文章的组织和结构。
本文总共分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言部分介绍了文章的背景和主题。
在1.1概述中，我们将简要介绍带隙基准的概念和重要性，以及它在科学研究和工程应用中的作用。
1.2文章结构部分则是在本部分进行的解释。
在1.3目的中，我们将明确本文的目标和意图。
2. 正文部分是本文的核心内容，主要展开了关于带隙基准的相关要点。
2.1要点1将详细介绍带隙基准的定义、计算方法、及其在半导体材料和器件研究中的应用。
2.2要点2则会进一步探讨带隙基准与能带结构的关系，以及在光电子学和能源领域的实际应用案例。
带隙基准的正反馈环路
带隙基准的正反馈环路带隙基准的正反馈环路是一种常用的电路设计技术，广泛应用于各种电子设备中。
通过引入正反馈，它能够有效地提高电路的稳定性、性能和精度。
首先，让我们来了解一下什么是带隙基准。
在电子学中，我们经常需要使用精确的参考电压作为基准来进行比较、测量和控制。
带隙基准是一种基于半导体材料特性的技术，能够产生高精度、低漂移的参考电压。
它的原理是利用半导体材料中禁带宽度与温度变化的关系来实现稳定的参考电压。
正反馈环路是一种电路拓扑结构，其中信号的一部分被放大并送回到输入端，从而增强输出信号。
通过将带隙基准与正反馈环路结合起来，可以产生一个更强大、更稳定的参考电压源。
在带隙基准的正反馈环路中，通常包含一个比较器和一个放大器。
比较器用于将输入信号与参考电压进行比较，生成一个误差信号。
放大器则根据误差信号的大小进行放大，并将其送回到比较器的输入端。
这样，通过不断地自我调整，误差将被逐渐减小，输出信号将趋于稳定。
这种正反馈机制使得带隙基准的正反馈环路具有很高的灵敏度和稳定性。
当输入信号发生变化时，放大器会迅速调整输出信号，以抵消这种变化，从而保持参考电压的稳定性。
同时，放大器的增益也可以根据需求进行调整，以满足不同的精度要求。
带隙基准的正反馈环路被广泛应用于各种电子设备中，特别是需要高精度和稳定性的领域。
例如，它可以用于模拟信号处理、传感器接口、精密测量仪器等。
通过使用带隙基准的正反馈环路，这些设备可以实现更高的性能和精度，提高系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，设计带隙基准的正反馈环路需要考虑一些关键因素。
首先是选择适当的比较器和放大器，它们的性能将直接影响整个电路的性能。
其次是抑制干扰和噪声，以确保输出信号的稳定性和可靠性。
此外，还需要正确设置反馈参数，使得电路能够快速自适应并保持稳定。
总之，带隙基准的正反馈环路是一种强大的电路设计技术，能够提供高精度、低漂移的参考电压源。
通过结合带隙基准和正反馈机制，电路的稳定性和性能得到了显著改善。
带隙基准 运放 正负端 变换
《带隙基准、运放和正负端变换的深度探讨》一、引言带隙基准、运放和正负端变换，这三个概念在电子工程领域中扮演着非常重要的角色。
它们分别代表着电路设计中的基准稳定性、信号放大和信号正负极性的转换，是电路设计中不可或缺的部分。
在本文中，我们将深入探讨这三个概念，逐步解读它们的核心原理和应用场景，为读者呈现一个全面的图景。
二、带隙基准的作用和原理1. 什么是带隙基准带隙基准是一种电路设计中常用的基准电压源，它能够提供一个稳定的电压，用于参考其他电路元件的工作电压。
带隙基准的特点是具有高稳定性和低温漂移，因此在精密电路设计中得到广泛应用。
2. 带隙基准的原理带隙基准的原理基于半导体材料的能带结构，在适当的电路设计下，通过带隙参考电路可以实现对稳定电压的产生。
带隙基准的稳定性很大程度上取决于半导体材料的特性，因此在设计中需要高度关注材料的选取和电路的稳定性设计。
三、运放的功用和特点1. 运放的作用运放是一种广泛用于信号放大和处理的电子元件，它能够将输入信号进行放大，并输出到其他电路中。
在电子系统中，运放通常用于放大微弱的传感器信号，使其能够被后续电路准确地处理。
2. 运放的特点运放具有高输入阻抗、低输出阻抗和大增益的特点，因此可以实现对输入信号的高精度放大。
运放还具有良好的温度稳定性和线性性，使其成为电子设计中不可或缺的部分。
四、正负端变换电路的设计和应用1. 正负端变换电路的设计原理正负端变换电路是一种将信号的正负极性进行转换的电路，通常用于需要反向输入信号的场合。
正负端变换电路的设计原理涉及到运算放大器的应用，通过适当的反相和非反相输入，可以实现信号的正负端变换。
2. 正负端变换电路的应用场景正负端变换电路在实际电路设计中有着广泛的应用场景，例如在测量电路中，当需要对输入信号的极性进行转换时，就可以使用正负端变换电路。
在自动控制系统和信号处理系统中，正负端变换电路也扮演着非常重要的角色。
五、总结与展望本文从带隙基准、运放和正负端变换三个方面对电路设计中的重要概念进行了深入探讨。
带隙基准
电流和电源无关，和电阻有关。 当沟道长度效应很小时，电流和电源的依赖性很小。 电路有另一个稳定点： Iout = 0 必须加启动电路。 电路在上电时，启动电路驱动偏置电路摆脱“简并”偏置 点 如图：M3-M5-M2-Rs提供了一条电源 到地的通路，使M2和M3工作。 M2和M3导通后， Vgs5 < Vth M5被关断，不影响偏置电路的正常工作
∴Vout > Veff 2 +Veff1 = Veff + nVeff = (n +1)Veff
例如，取
n =1, ⇒Vout > 2Veff
显然，摆幅可以增加。
改进的电流源
注意M5的栅极偏置电压：
VG1 = VG4 = VG5 = (n +1)Veff +Vth
同时： VDS4 >Veff 4 = nVeff
QVDS4 = VG3 −Veff = (Vth +Veff ) −Veff = Vth Vth > Veff 4 = nVeff
是可以保证的
上述偏置使M2和M3处在饱和与线性区的边缘 若： Ibias ≥ Iin, 则，M5栅极电压足够使M3和M2处在饱和与区 若： Ibias = Iin, I ↑⇒Veff1 ↑⇒γ ≠ 0,Vth4 ↑⇒VDS3 < Veff ⇒ Rout ↓ 使
∂Vbe ∂VT = α1 +α2 lnn ∂T ∂T ∂T ∂V ∂VT k Q be = −1.5mV /o K = = 0.087 /o K mV ∂T ∂T q α1 =1 α2 = α ∂Vref ⇒α lnn =17.2时， =0 ∂T ∂Vref
Vref = α1Vbe +α2VT lnn = Vbe +17.2VT ≈1.25 V
带隙基准 npn
带隙基准 npn一、什么是带隙基准带隙基准是指对于半导体材料，其禁带宽度的大小和能级结构的位置所构成的一个基准。
带隙是指材料中电子能级的分布情况，决定了材料的导电性质。
带隙基准是研究半导体材料和器件中非常重要的一个概念。
二、npn晶体管的基本结构和原理2.1 npn晶体管的结构npn晶体管是一种三层结构的双极性晶体管，由一层n型半导体夹在两层p型半导体之间构成。
其中，n型半导体被称为发射极，p型半导体被称为基极，另一层p 型半导体被称为集电极。
这种结构可以实现电流放大的功能。
2.2 npn晶体管的工作原理npn晶体管的工作原理基于两个pn结的正向偏置和反向偏置。
当发射极与基极之间的pn结正向偏置，而集电极与基极之间的pn结反向偏置时，电流能够从发射极流向基极，同时从集电极流出。
这样，基极电流的微小变化就能够引起集电极电流的较大变化，从而实现电流放大。
三、npn晶体管的带隙基准3.1 带隙基准的重要性带隙基准对于npn晶体管的性能和特性具有重要影响。
不同的半导体材料具有不同的带隙大小和能级结构，这决定了晶体管的导电性质和工作特点。
带隙基准的选择和调整可以改变晶体管的导电性能，从而满足不同的应用需求。
3.2 带隙基准的调整方法调整带隙基准的方法有很多种，其中一种常用的方法是通过材料的掺杂来实现。
通过掺杂不同的杂质，可以改变半导体材料的导电性质，从而调整带隙基准。
例如，掺杂少量的三价元素可以增加材料的导电性，而掺杂少量的五价元素可以减小材料的导电性。
3.3 带隙基准的影响带隙基准的大小和能级结构的位置对npn晶体管的性能和特性具有直接影响。
较宽的带隙可以提高晶体管的工作温度和频率特性，同时减小漏电流和噪声。
而较窄的带隙则可以提高晶体管的导电性能和响应速度，但可能会增加功耗和噪声。
四、总结带隙基准是对半导体材料中禁带宽度和能级结构的一个基准。
npn晶体管作为一种重要的电子器件，其性能和特性受到带隙基准的影响。
常见带隙基准结构
常见带隙基准结构
带隙基准结构是用于产生一个与电源电压无关、温度稳定的电压或电流的电路结构，常见的主要有：
1. 基准二极管结构：这是一种常用的带隙基准电压模结构，利用PN结的温度特性，通过电流与温度变化之间的关系来实现对电压的稳定。
基准二极管结构简单，成本较低，但其温度系数较大，精度较低。
2. 电压比较器结构：这是另一种常见的带隙基准电压模结构，通过将待测电压与已知电压进行比较，来实现对电压的稳定。
电压比较器结构具有较高的精度和温度稳定性，但也存在成本较高的问题。
此外，还有基于放大器结构的带隙基准源产生电路，包括基本带隙电压源产生电路一和基本带隙电压源产生电路二等。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅电路设计专业书籍或咨询专业人士。
带隙基准电路启动时间
带隙基准电路启动时间
带隙基准电路的启动时间取决于多个因素，包括电路设计、元件质量和环境条件等。
一般情况下，带隙基准电路的启动时间较短，通常在微秒级别。
带隙基准电路的启动时间主要包括以下几个方面：
1. 电源启动时间：带隙基准电路通常需要使用稳定的电源，电源的启动时间将直接影响到基准电路的启动时间。
如果电源启动时间较长，则基准电路的启动时间也会相应延长。
2. 参考电压源启动时间：带隙基准电路的核心部分是一个参考电压源，其启动时间也会对整个基准电路的启动时间产生影响。
参考电压源启动时间较短可以提高整个基准电路的启动时间。
3. 温度漂移：带隙基准电路对温度非常敏感，因此温度的稳定性也会影响到启动时间。
如果温度变化过大或发生较快的变化，基准电路可能需要一定时间来适应变化，从而延长启动时间。
4. 元件质量：使用高质量的元件可以提高基准电路的启动时间。
稳定、低漂移的元件可以更快地达到稳定状态。
综上所述，带隙基准电路的启动时间可以通过优化电源、参考电压源和元件质量以及控制环境温度等方式进行改善。
具体的启动时间需要根据电路设计和实际使用条件来确定。
带隙基准的原理和应用
带隙基准的原理和应用1. 带隙基准的概念带隙基准是指能源禁带（带隙）的能量差作为基准来描述其他能级的能量。
在固体物理学和半导体器件工程中，带隙基准是一个重要的概念。
在材料科学和电子学领域，带隙基准的理解和应用对于开发新材料和设计新型器件具有重要意义。
2. 带隙基准的原理带隙是固体材料中电子能级的能带结构中出现的能量差。
在绝缘体和半导体中，带隙是由原子之间的相互作用和晶格结构所决定的。
带隙基准的原理可以通过能带理论来解释，即根据固体结构和电子行为来描述材料的能量级。
根据能带理论，材料中的电子分为价带和导带。
在绝缘体中，带隙较大，导带与价带之间没有电子，因此电子无法在绝缘体中自由移动。
而在导电材料中，带隙较小，导带和价带之间有部分电子，因此电子可以在导电材料中自由移动。
带隙基准的原理是通过确定材料中带隙的大小来描述其他能级的能量。
带隙越大，材料的导电性越差，绝缘性越好。
带隙越小，材料的导电性越好，半导体性质越明显。
3. 带隙基准的应用带隙基准在材料科学和半导体器件工程中具有广泛的应用。
以下列举几个应用案例：•化学材料设计：通过带隙基准可以预测一种化学材料的导电性和光学性质，进而引导新材料的设计和合成。
例如，在太阳能电池的设计中，通过调整材料的带隙大小可以提高光电转换效率。
•半导体器件制造：在半导体器件的设计和制造过程中，带隙基准起到了关键的作用。
带隙基准可以帮助工程师确定材料的导电性和电子特性，从而指导半导体器件的设计和性能优化。
例如，在集成电路中，带隙基准可以帮助确定材料的选择和布局。
•能源存储与转换：带隙基准在能源存储和转换领域也有重要的应用。
通过带隙基准，可以预测材料在光伏、光催化和电池等能源转换过程中的效率和稳定性。
例如，在锂离子电池的设计中，带隙基准可以帮助选择合适的正负极材料，以提高电池的容量和循环寿命。
•电子行为研究：带隙基准也可以用于研究材料中的电子行为。
通过带隙基准，可以了解材料中的电子结构和激发态，进而研究材料的输运性质和光学性质。
带隙基准的简并点
带隙基准和简并点带隙基准是指在固体材料中，最低的电子能级和最高的价带之间的能量差。
它是评估材料导电性质的重要因素，也是研究材料光学性质和电子结构的基础。
在这篇文章中，我们将讨论带隙基准以及与之相关的简并点。
带隙基准的概念最早出现在固体物理学中，用于描述电子在晶体中的行为。
在晶体中，价带是指原子价电子能量最高的一层能级，而导带则是指电子能量较低的一组能级。
介于这两者之间的能量差被定义为带隙。
带隙的大小直接影响了材料的导电性质，通常被分为导体、绝缘体和半导体三种类型。
对于导体来说，它们的带隙非常小或者完全没有带隙。
这意味着导体中电子可以自由地从价带跃迁到导带，导致材料呈现出良好的导电性质。
金属就是典型的导体例子，其带隙大小接近于零。
绝缘体与导体相反，具有较大的带隙。
这意味着绝缘体中价带的电子无法轻易地跃迁到导带。
因此，在绝缘体中几乎没有自由电子的存在，导致材料呈现出良好的绝缘性质。
典型的绝缘体包括陶瓷和某些半导体材料。
半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料。
它们的带隙大小介于导体和绝缘体之间，允许部分电子从价带跃迁到导带。
这使得半导体能够表现出导电性，但相对于金属来说，其电导率要低得多。
半导体的典型例子包括硅和锗。
而简并点是指在材料的能带中出现能量等于或接近于零的点。
简并点通常与材料的对称性和晶体结构密切相关。
正如其名称所示，简并点会导致能带在特定的能量处交叉，使得电子在能带之间跃迁的概率增加。
这样的交叉点对于材料的电子传输、热传导和光学性质起着重要的影响。
简并点可以出现在材料的导带和价带之间，也可以在价带或导带内部的不同能级之间。
简并点的存在可以帮助我们理解材料的电子行为和性质。
例如，一些具有简并点的材料表现出非常高的电导率，使其成为导电性能优异的材料。
总结起来，带隙基准是描述固体材料电子行为的重要因素之一，能够评估材料的导电性质和光学性质。
带隙大小直接影响着材料的导电性质，使得材料呈现出导体、绝缘体或半导体的特性。
带隙基准电压源的基本原理
带隙基准电压源的基本原理带隙基准电压源是一种用于产生精确稳定的参考电压的电路。
在许多电子器件中，需要一个稳定的电压来作为参考，例如ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、放大器、航天器等。
而带隙基准电压源能提供一个非常稳定且几乎不受温度和供电电压变化的电压。
1.硅基隙参考电压：带隙基准电压源的原理基于半导体物质中的能带隙。
在半导体材料中，能带是指电子在晶格中移动的能力。
在导带（conduction band）和价带（valence band）之间有一个能带隙，它是电子无法自由传导的区域。
该能带隙的大小决定了半导体材料的导电性和光电特性。
硅是一个常用的半导体材料，其能带隙约为1.1电子伏特（eV）。
2.基于二极管的温度补偿：带隙基准电压源使用基于二极管的温度补偿技术来实现电压稳定性。
基于二极管的温度补偿电路利用半导体材料随温度变化而改变的特性。
在这种电路中，两个二极管的温度特性相互抵消，从而通过将它们串联，可以得到一个与温度变化关系较小的电压输出。
3.反馈环路设计：4.温度补偿和功耗：将温度补偿器件放置在设备中，可以在温度变化时自动适应电源电压的变化，从而保持输出电压的稳定性。
在实际应用中，为了减少功耗，可以通过动态功率调整技术来控制带隙基准电压源的功耗。
5.噪声抑制：综上所述，带隙基准电压源是通过利用半导体材料中的能带隙原理，结合基于二极管的温度补偿技术和反馈环路设计，实现稳定、精确和低噪声的参考电压源。
它在很多电子器件中被广泛应用，能够提供稳定的电压参考，从而提高了其他电路的性能和精确度。
usb 带隙基准
usb 带隙基准
USB带隙基准指的是一种用于衡量USB连接器中两个接触点之间的插电间隙大小的标准。
USB是一种通用的连接标准，广泛应用于计算机和外部设备之间的数据传输和充电。
USB连接器的带隙基准是为了确保连接稳定性和安全性而设立的。
USB带隙基准规定了插头和插孔之间的最大间隙大小，以确保插头插入插孔时能够牢固连接，并保证电气信号的传输质量。
带隙基准的确立还考虑到了插接次数和插拔力的要求，以保证连接器能够在经过多次插拔后仍然正常工作。
根据USB规范，USB Type-A插头和插孔的带隙基准为0.8mm至1.2mm。
这个范围内的插拔间隙可以确保连接器正常工作，同时减小插拔时的摩擦力，延长使用寿命。
对于其他类型的USB连接器，也有相应的带隙基准进行规定。
总之，USB带隙基准是确保USB连接器插接可靠性和电气信号传输质量的标准，也是保证连接器寿命和使用安全性的考虑因素之一。
《带隙基准电路》课件
运放是带隙基准电路中的关键元件，其性能直接影响电路的性能。需要根据电路要求选择合适的运放，如带宽、噪声、失调等参数。
选择合适的运放
电源电压和功耗是带隙基准电路的重要参数，需要考虑在满足性能要求的同时，尽量减小功耗和电源电压。
考虑电源电压和功耗
1
2
3
利用CMOS工艺制作带隙基准电路，具有高集成度、低功耗等优点，是当前最常用的实现方法。
带隙基准电路
目录
带隙基准电路概述带隙基准电路的基本原理带隙基准电路的设计与实现带隙基准电路的性能测试与评估带隙基准电路的改进与发展趋势
01
CHAPTER
带隙基准电路概述
带隙基准电路是一种集成电路，用于产生一个与温度和电源电压无关的参考电压或电流。
它利用双极晶体管的基极-发射极电压差（ΔVBE）的正温度系数和硅的带隙电压（VBG）的负温度系数来产生一个零温度系数的电压或电流。
性能比较
将带隙基准电路的性能与其他同类电路进行比较，以评估其性能优劣。
数据分析
对测试数据进行统计分析，以评估带隙基准电路的性能指标是否满足设计要求。
改进建议
根据测试结果，提出改进带隙基准电路性能的建议和措施，以提高其性能。
03
02
01
05
CHAPTER
带隙基准电路的改进与发展趋势
温度补偿
01
通过分析电路的频率响应、噪声和温漂等特性，评估带隙基准源的稳定性。
稳定性分析
启动电路
线性调整率
带隙基准源在输入电压变化时，输出电压的变化率。
负载调整率
带隙基准源在不同负载条件下，输出电压的变化率。
03
CHAPTER
带隙基准电路的设计与实现
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rout 128 k 1 1281.07 0.2 1.07 21MΩ
Veff 2 I out 0.19V C ox W L
Vout 2 0.19 0.8 1.18V
改进的电流源
威尔逊电流源： 通过反馈使输出阻抗增加
改进的电流源
③ 利用增益提升技术：
带隙基准
概念：与温度无关的电压或电流基准电路 因为大多数参数（工艺参数）和温度有关。 因此，和温度无关，即和工艺无关。 思路：将两个具有正温度系数和负温度系数的量加权相加，
则，得到的量显示零温度系数。 负温度系数： PN结二极管的基极-发射极正向电压，具有负温度系数。 正温度系数： 不同电流密度下的二个PN结二极管的基极-发射极正向电 压之差，具有正温度系数。 带隙基准：实现上述二者的加权相加。
vo vS ro 2
考虑衬偏效应：
I in Rs1 I out Rs 2 Veff 1 Veff 2
rout ro 2 1 RS g m 2 g mb 2 g o 2 ro 2 1 RS g m 2 g mb 2
例： RS 5k g mb 0.2 g m
例：
W L 100 m / 1.6m， nCox 92 A / V 2， 8000 1.6 rout ro 2 128 k 0.1 If : Vout 0.5V I in 100 A,Vtn 0.8V , ro 8000 Lm /I D mA
输出阻抗增加： rout ro 4 1 RS g m 4 g mb 4
Rs ro 2
rout ro 4 1 ro 2 g m 4 g mb 4 ro 4 ro 2 g m 4
改进的电流源
相同的摆幅问题：
VG 3 VGS 1 VGS 3 2Veff 2Vtn VDS 2 VG 3 VGS 4 Veff Vtn Vout VDS 2 Veff 2Veff Vtn
Vout Veff 2 Veff 1 Veff nVeff n 1Veff n 1, Vout 2Veff
例如，取
显然，摆幅可以增加。
改进的电流源
注意M5的栅极偏置电压：
VG1 VG 4 VG 5 n 1Veff Vth
同时： VDS 4 Veff 4 nVeff
M5 on 导致电路脱离简并点。 M6 导通使X点的电压下降，最终 使M5关断。
1 W 分析关键点： 2 Cox L VDD I 6 Ra Rb Vth 6 I 6 6
使M5 off
得到 I 6 Vx VDD I 6 Ra Rb Vth 5
VDS 2 VS 4 VG 3 VGS 4 2Veff Vtn Veff Vtn Veff
Vout VDS 2 Veff 2Veff
改进的电流源
大摆幅电流源： 若M3和M2在饱和区，则
I in I out
Veff 3 Veff 2 2I 2 2I 2 Veff 2 nCox W L
2 I out 1 1 I out Rs nCox W L k
偏置电路
2 1 1 I out 1 nCox W L Rs 2 k
2
电流和电源无关，和电阻有关。 当沟道长度效应很小时，电流和电源的依赖性很小。
电路有另一个稳定点： I out 0 必须加启动电路。
具有正温度系数。
通过调节Q1、Q2面积改变电流密度
nIo Io Vbe VT ln VT ln VT ln mn I I s1 s2 Vbe k ln nm T q
带隙基准
III. 带隙基准 令： Vref 1Vbe 2VT ln n
带隙基准
I. 负温度系数
IC Vbe VT ln I S
I S bT
4 m
Eg exp kT
Vbe VT I C VT I S ln T T I S I S T
if
I C cons tan t
VDS 4 VG 3 Veff Vth Veff Veff Vth
Vth Veff 4 nVeff
是可以保证的
上述偏置使M2和M3处在饱和与线性区的边缘
若： I bias I in , 则，M5栅极电压足够使M3和M2处在饱和与区 若： I bias I in , I Veff 1 0,Vth 4 VDS 3 Veff Rout
Rout g m1ro1ro 2 1 A
例：
mirror A (Sackinger 1990)
rout g m1 g m3 rds1rds 2 rds3 2
VDS 2 VDS 5 Veff 3 Vtn
改进的电流源
mirror B (Martin 1994)
VG 3 2Veff Vtn
电路在上电时，启动电路驱动偏置电路摆脱“简并”偏置 点 如图：M3-M5-M2-Rs提供了一条电源
到地的通路，使M2和M3工作。
M2和M3导通后， Vgs5 Vth
M5被关断，不影响偏置电路的正常工作
偏置电路
例：分析启动电路
上电时，M5、M6 off
Vx V y 0(t 0) Vx , V y V y ,Vx Vth , M 6 M 5 on
g m 2 2Cox W L I out 1.07 mA / V 1 rout 128 k 1 51.07 0.2 1.07 955 k 128
Vout Vdsat I out Rs
改进的电流源
② 共源共栅电流镜
Vgs3 Vgs1 Vgs 4 Vgs 2
方法：提高输出阻抗。 I out
V 0.5 3.9A rout 128 k
改进的电流源
① 带源极电阻的电流镜
vS io RS
v gs v S
io g m 2Vgs
rout
vo ro 2 1 RS g m 2 g o 2 ro 2 1 RS g m 2 io
带隙基准
II. 正温度系数 Q1、Q2相同：
Vbe Vbe1 Vbe2 nIo Io kT VT ln VT ln VT I I q s1 s2 VT ln n
Vbe k ln n T q
I s1 I s 2 , Ae1 Ae 2
取：
I bias I in
1 W W L 5 n 12 L
2
2 I 5 n 1 Veff 5 n 1Veff nCox W L
近似地：
W W 1 W Veff 4 Veff 1 Veff 5 Veff 2 nVeff 2 L 4 L 1 n L
带隙基准
• 改进的电流源 • 与电源无关的偏置 • 带隙基准
– 正温度系数 – 负温度系数
• PTAT电流源的产生 • 实例分析
改进的电流源
问题的提出： 对简单的电流镜电路，考虑沟道长度调制效应后，引入了电 流的复制误差。误差由有限的输出阻抗决定。
I out W2 L2 1 VDS 2 I in W1 L1 1 V DS 1
Iref和VDD无关。 如图，采用威尔逊电流源 电流满足： kIref I out
电流是任意的，必须加入约束
Vgs1 Vgs2 I 2 Rs
2 I out 2 I out Vth1 Vth 2 I out Rs nCox W L nCox k W L
Vth1 Vth 2 0
R2 可选择，n 31 4 R3
设计时，必须考虑PNP晶体管的匹配性，例如，选择n=8
带隙基准
① Ic随温度的变化（在具体电路中，可求Ic的表达式）
I C1 I C 2 Vbe VT ln n R3 R3
2 I1 2I 2
令： Vgs3 Vgs 4 Vth 3
3
Vth 4
4
因为衬偏效应相同， I1 I 2 3 4 则：Vgs1 Vgs 2 I1 I 2 1 2 设计： W
L 3 W W W L 4 L 1 L 2
当
VT I C VT E g ln 4 m 2 VT m 3 / 2 T IS T kT Vbe 4 m VT E g / q T V be 1.5mV / K Vbe 750 mV T 300 K T
在复杂的电路中，可能有多个简并点，需要仔细分析。
偏置电路
和大摆幅电流镜结合，可以有效减小由于有限输出阻抗引起 的误差，同时不影响信号的摆幅。提供共源共栅电路的偏置
偏置电路
Q1~Q4 是共源共栅NMOS电流镜，Q5提供二极管偏置。 Q6~Q9 是共源共栅PMOS电流镜，Q14提供二极管偏置。 Q5的电流由共源共栅偏置回路Q10、Q11提供，同样， Q14的电流由共源共栅偏置回路Q12、Q13提供。 启动电路 Q15-Q18： bias loop off , Ii = 0, Q17 off, Q18 on VG5=VG6 , Q15, Q16 ON Q6~Q9 ON→Q10-Q11 ON→Q5 ON →Q1-Q4 ON When bias loop on , Q17 ON VG5=VG6 , Q15, Q16 OFF 电路中的回路：偏置正反馈回路、启动回 Vy R1 R2