高精度、低功耗带隙基准源及其电流源设计
一种低功耗BiCMOS带隙基准电压源的设计
构成 共 栅共 源 镜像 电流 源． 工作 原理 为 ： 其 当
与、 厂 的 电 压 值 不 同 时 ， 过 运 算 放 大 器 控 制 通
ＭＮ３的 电压 ， 而控制流过 ＭＰ 进 ４的 电流 ， 然后 通
之 间
过共 栅共 源镜像 电流 源控制 流过 ＭＰ 、 ６的电 ５ ＭＰ
文 章 编 号 ： ０ ４４ ５ （ ０ ０ ０ — ２ ４０ １ ０ —３ ３ ２ １ ） ３ ０ ５ — ３
一
种 低 功 耗 ＢＣ ｉ ＭＯＳ带 隙 基 准 电压 源 的 设 计
李 龙 镇
（延 边 大 学 工 学 院 计 算 机 科 学 与 技术 系 ， 吉林 延 吉 １ ３ ０ ３ ０ ２）
由于带 隙基 准电压 源的输 出电压 与环境 温度 变 化和 电源 电压 变化 不 相关 ， 因此 被广 泛 应用 于
使 用的 有源和无 源器 件 的个 数 达到 最小 ， 本 文 使 设 计的带 隙基准 稳 压 电源 具 有低 功耗 、 电压 的 低 优点 ．
集成 电路设计 中 ， 如随 机存 储 器 （ Ｒ Ｄ ＡＭ） 设计 及 模 拟 与数 字信 号相 互 转换 的电路 ． 随着 对 带 隙基 准 电压源 研究 的深 入 ， 人们 又 将 其作 为一 个 具 体
９ Ｏ℃ ｔ ｍ ｐｅ ａ ｕｒ ａ ｇｅ ａ ｄ ｅ ｅ ｙ ｐ ｏ ｅ ｓ ｓ ｅ ｒ ｔ ｅｒｎ ｎ ｖ ｒ ｒ ｃｓ ｅ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｂｉ ＯＳ；ｂ ｎ ｇ ｐ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｔ ｒ— ｐ ｃｒ ｕ ｔ ｏ ｐ ｗｅ ＣＭ ａ ｄ ａ ｅ ｅ ｅ ｃ ；ｓ ａ ｔｕ ｉｃ ｉ；ｌ ｗ ｏ ｒ
Ａｂ ｔａ ｔ ａ ｄ ａ ｏｔ ｇ ｅ ｅ ｅ ｃ ｉｃ ｉ ｗｈ ｃ ｓ ｕ ｅ ｈ ． ５“ Ｂｉ ｓｒ ｃ ：Ａ ｂ ｎ ｇ ｐ ｖ ｌａ ｅ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ｉｈ ｉ ｓ ｄ ｔ ｅ ０ ２ ｍ ＣＭＯＳ ｐ ｏ ｅ ｓ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ，ａ ｄ ｒ ｃｓ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ｎ ｔ ｅ ｓ ａ ｔｕ ｉｃ ｉ ｗｈ ｃ ｓ ｎ ｔ ｕ ｅ ｈ ｏｙ ｉ ｃ ｎ ｒ ｓｓ ａ ｃ ｓ ｗａ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｔｈ ｉｃ ｉ ｃ ｎ ｗｏ ｋ ｉ ｏ ｈ ｔ ｒ— ｐ ｃｒ ｕｔ ｉｈ ｉ ｏ ｓ ｄ ｔ ｅ ｐ ｌ ｓｌ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｓ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｉ ｅ ｃｒ ｕ ｔ ａ ｒ ｎ ｌ ｗ ｖ ｌ ｇ ｎ ｏ ｐ ｗｅ ．Ｔｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｏ ｐ ｃ ｈ ｗｓｔ ａ ｈ ｙ ｔ ｍ ａ ｏ ｄ ｒ ｓ ｌ ｎ ｔ ｅ一 ４ ～ ｏ ｔ ｅ ａ ｄ ｌ ｗ ｏ ｒ ａ ｅｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｆＨＳ ｉｅｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｈ ｓｇ ｏ ｅ ｕ ｔ ｉ ｈ ｏ ｓ Ｏ
一种低温漂的高精度带隙基准源的设计与分析(最终版)
一种低温漂的高精度带隙基准源的设计与分析摘要：本文根据基准产生的基本原理、特性，并对传统的基准源电路结构进行分析和总结的基础上，综合了温度补偿及电阻分压技术，省去了差动放大器的设计方式，设计出了一款能应用于开关电源控制芯片的高性能带隙基准源。
本电路基于6μm标准BJT工艺实现，仿真结果表明当电源电压为15V时，在T A=25°C时，V ref输出为5V；当12V≤V CC≤25V时，线性调整率为0.16mV；当1mA≤I0≤20mA时，负载调整率为1.61mV左右；温度稳定性良好，大约为0.05mV/°C。
关键词：基准源；开关电源控制芯片；线性调整率；温度稳定性0.引言随着集成电路技术的高速发展，对A/D （模/数转换器）、D/A （数/模转换器）、PLL (锁相环）、DRAM （动态存储器）[1]、开关电源控制器等电路模块提出了更高的精度和速度的要求，为了能高性能地实现以上功能模块，高稳定度、低压基准源的设计是十分关键的。
为了获得一款能够广泛应用于开关电源的基准源，本文设计省去了使传统电路处于深度负反馈的差动放大器，简化了设计，并结合先前的一阶温度补偿技术及相关的外围辅助电路给出了一款输出值宽范围可调的带隙基准源。
1.基本带隙基准源的原理分析假设将两个具有相反温度系数的电压量以适当的权重相加，就能设计出令人满意的零温度系数的输出电压。
带隙基准源就是利用以上基本原理而得到。
由于双极晶体管的基极-发射极电压V BE 具有负温度系数。
对于双极器件，我们有exp BE C S T V I I V =⎛⎫⎪⎝⎭，其中T kT V q =，I S 为饱和电流[2]，ln C BE T S I V V I =⎛⎫ ⎪⎝⎭。
通过对V BE 的温度特性做了详细的研究[3]，在常温下1.5/BE V mV K T∂∂≈，然而0.087/T V mV KT∂≈+∂。
1964年Hilbiber 认识到[4]，如果两个双极性晶体管工作在不相等电流密度下，他们的基极—发射极电压差值就与绝对温度成正比（21ln BE BE BE T V V V V n ∆=-=），这样，ΔV BE 就表现出正温度系数特性。
带隙基准源的设计
《模拟CMOS集成电路设计》---与电源无关的电流源课程设计院系：电子与信息工程学院专业：电子09-2姓名：王艳强学号：0906040221指导教师：李书艳摘要模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。
这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。
而与温度关系很小的电压基准被证实在许多模拟电路中是必不可少的。
值得注意的是，因为大多数工艺参数是随温度变化的，所以如果一个基准是与温度无关的，那么通常它也是与工艺无关的。
采用Hspice软件进行仿真，仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。
关键词：CMOS集成电路；带隙基准；偏置；温度系数；仿真；工艺综述我们所使用的偏置电流和电流镜都隐含地假设可以得到一个“理想的”基准电流，如果忽略一些管子的沟道长度调制效应时电流就可以保持与电源电压无关。
电压基准源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的参考电压源。
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。
随着电路系统结构的进一步复杂化，对模拟电路基本模块，如A/D、D/A转换器、滤波器以及锁相环等电路提出了更高的精度和速度要求，这样也意味着系统对其中的电压基准源模块提出了更高的要求。
另外，电压基准源是电压稳压器中的一个关键电路单元，它也是DC-DC转换器中不可缺少的组成部分；在各种要求较高精度的电压表、欧姆表、电流表等仪器中都需要电压基准源。
微电子技术不断发展，目前常用的集成电路工艺大体上可分为双极型/HBT、MESFET/HEMT、CMOS和BiCMOS四大类型。
其中，双极型工艺是集成电路中最早成熟的工艺，CMOS工艺技术是在PMOS与NMOS工艺基础上发展起来的，已经逐渐发展成为当代VLSI（超大规模集成电路）工艺的主流工艺技术。
双极型集成电路具有较快的器件速度，适合高速电路设计，但相对来说，器件功耗较大；而CMOS电路具有功耗低、器件面积小、集成密度大的优点，但是器件速度较低。
带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的设计
带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的设计高精度带隙基准电压源是一种常用于模拟电路和测量系统中的关键器件。
它可以提供稳定精确的基准电压，用于校准和校验其他电路的电压精度。
带过温保护功能的设计可以确保电压源在工作过程中不会超过额定温度范围，从而保护电路免受损坏。
以下是一个设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源的步骤：1.确定规格要求：首先，需要根据应用的要求确定基准电压的规格，包括精度、温度系数、稳定性等。
这将决定所采用的设计方案和器件选择。
2.选择参考电压：通常情况下，选择具有较小温度系数和稳定性的参考电压是理想的。
常见的选择包括基于温度补偿二极管（例如LM385）的基准电压源或基于电流源和电阻的参考电压源。
3.设计稳压电路：在基准电压源的设计中，通常会使用稳压电路以确保输出电压的稳定性。
常见的稳压电路包括电流源和电压跟随器等。
4.设计过温保护电路：过温保护功能可以通过使用温度传感器和比较器等元件实现。
温度传感器可以实时监测电压源的温度，并将温度信息传递给比较器。
当温度超过设定阈值时，比较器会触发保护电路，从而断开电源或降低电源输出，以保护电路不受损坏。
5.优化布局和散热设计：设计中需要注意良好的布局和散热设计，以确保稳定性和过温保护功能的可靠性。
通过合理的电路布局和散热元件的选择，可以降低元件之间的热耦合效应，并提高整个电路的稳定性。
此外，必要时还可以考虑使用散热器或风扇来冷却电路。
6.仿真和验证：在进行实际的电路制作之前，进行电路仿真和验证是很重要的。
通过使用专业的电路仿真软件，可以验证所设计的电路在不同工作条件下的性能，并进行必要的调整和优化。
7.实际制作和测试：根据设计完成电路制作，并进行实际测试。
测试应包括基准电压的稳定性、温度系数和过温保护功能等方面的验证。
如果有必要，还可以进行长时间稳定性测试，以确保电路在各种工作条件下的可靠性。
总之，设计带过温保护功能的高精度带隙基准电压源需要充分考虑应用需求、采用合适的器件和电路设计，并进行仿真和测试验证。
基准电流源 产生电路
基准电流源产生电路
基准电流源产生电路是一种能够产生高精度、低温度漂移的电流源的电路，通常用于模拟电路中提供稳定的电流。
以下是几种常见的基准电流源产生电路：
1.镜像电流源：镜像电流源是一种基于晶体管电流镜的基准电流源。
它
通过将一个已知的参考电流镜像到另一个晶体管上，从而产生所需的基准电流。
这种电路具有高精度和低温度漂移的优点，因此在模拟电路中广泛应用。
2.带隙基准电流源：带隙基准电流源是一种基于带隙原理的基准电流源。
它通过将电压差转换为电流，产生稳定的基准电流。
带隙基准电流源具有低温度系数和低噪声的优点，因此在高精度模拟电路中应用广泛。
3.微电流源：微电流源是一种能够产生微安级别电流的基准电流源。
它
通常由一个高精度电阻和一个电源组成，通过将电源电压除以电阻值来产生微安级别的电流。
微电流源具有低功耗和高精度的优点，因此在低功耗应用中广泛使用。
4.偏置电压源：偏置电压源是一种基于运放的基准电压源，通过将运放
的输出端和输入端短接，使得运放工作在深度线性区，产生稳定的直流偏置电压。
偏置电压源通常具有高精度和低温度漂移的优点，因此在模拟电路中常用作偏置电压。
以上是几种常见的基准电流源产生电路，它们都具有不同的优点和适用范围。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的基准电流源产生电路，以确保电路性能的可靠性。
一种基于0．18um工艺低压高精度带隙基准电压源设计
一种基于0．18um工艺低压高精度带隙基准电压源设计邓森洋; 张力; 陈祝【期刊名称】《《成都信息工程学院学报》》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】5页(P144-148)【关键词】微电子学与固体电子学; 带隙基准电压源; 高精度; 数学建模【作者】邓森洋; 张力; 陈祝【作者单位】成都信息工程学院通信工程学院四川成都610225【正文语种】中文【中图分类】TN4020 引言传统的带隙基准电路存在很多问题,在温度系数(TC)、功耗、电源抑制比(PSRR)等方面无法达到现今集成电路设计的要求。
近几年针对这些问题,很多国内外学者从温度系数、PSRR、功耗、精度等方面进行改进,取得了十分不错的进展[1]。
带隙基准源电路的进一步改进和完善,将朝着能够同时满足低功耗、低温度系数、高PSRR、低噪声,以及低电源电压等要求发展[2]。
目前通过一些高阶温度补偿技术,带隙基准电压源的温度系数可以小于1ppm/℃[3-5]。
通过加入参考电压源[3]、预校准电路[4]、误差放大器[5]、共源共栅电流镜[6]等电路,可以使电源抑制比达到90dB以上,不过电路都较复杂。
有人设计了一种无电阻、工作在亚阈值区的低功耗、小面积的CMOS电压基准源,功耗仅为217nW,但温度系数较大[7]。
文中主要分析一阶温度补偿电路,考虑实际电路中电阻的温度系数不为零这一因素,在不影响其他参数性能的条件下进一步降低带隙基准电压温度系数。
从而实现结构简单的低压高精度带隙基准电压源。
图1 带隙基准整体电路1 电路设计设计的带隙基准电路如图1所示。
将其划分为7个模块。
模块1:带隙基准源的核心电路;模块2:带隙基准源的电压输出模块;通过调节输出端电阻R3的大小,可以改变基准输出电压 VREF的大小;模块3:带隙基准源的自启动电路;模块4:带隙基准源的电流输出模块,利用电流镜的原理,通过调节 M19和 M20管的宽长比,可以改变基准输出电流 IREF0和 IREF1的大小;模块5和模块6:电阻阵列;模块7:电容耦合负反馈PSRR增强电路。
基于电流控制模式的低压、高PSRR基准源
ｃ ｃ ｉｗ ｓｄ ｓ ｎ ｄｗ ｔ ０ ５ ， ｏ ｐｅ ｅ ｔ ｙｍ ｔ ｘ ｅｓｍ ｃｎ ｕｔ ａ ｓ ｔ Ｃ Ｓ ｉ ｕ ａ ｅｉ ｅ ｉ ． ｍ ｃｍ ｌ ｎａ ｅ ｌ ｉ ｅ ｉ ｄ ｃ ｒｔ ｎｉｏ ＭＯ ）Ｎ—ｗ ｌ ｒ ｔ ｇ ｈ ｐ ｍ ｒ ａｏ ｄ ｏ ｏ ｒ ｓ ｒ（ ｅ ｌ
摘 要 ： 于可调 电流控制 模 式设 计 出一种低压 、 电源 抑制 比的带 隙基准 电压源 电路。采用 基 高
电流控 制模 式和 多反 馈环 路 ， 高 电路 的整体 电源抑 制比 ； 提 通过 电阻分 压 的方 式， 电路达 到低压 ， 使 同时提供 偏压 ， 化偏置 电路 。采用 ０５ ｍ Ｍ ＳＮ阱Ｓ艺 ， 简 ．ｔ Ｃ Ｏ ｘ － 电路可在 电源 电压为 １５ 时正常工作。 ．Ｖ 使 用 ＣｄｎｅＳｅｔ ａｅｃ ｐｃｒ ｅ进行 仿真结果表 明， 频 时电源 抑制 比（Ｓ Ｒ 高达 １７ Ｂ 一１％ ～１５ 温 低 ＰＲ ） ０ｄ 。 ０ ２％ 度 范围 内， 均 温度 系数约 ７ １ｐｍ ￣ 功耗仅 为 ０ ５５ Ｗ 。此 电路 能有效 地抑 制制程 变异。 平 ．７ ｐ ／Ｃ， ．２ｍ 关键词 ：ＭＯ Ｃ Ｓ基准 电压 源 ； 立 电流模 式 ； 电压 ； 电源抑制 比 独 低 高
Ｙ电压相 同 ， 通过 Ｒ １产生 与温 度成 正 比 的电流 ， 利 用 电流镜使 得 流过 Ｍ ２和 Ｍ ０的 电流 相 等 。这样 Ｐ Ｐ
独立 的可调 电流控 制模 式使得 电路 的电流独立
于 电源 电压 ， 流通 过 节点 Ｂ供 给基 准 电路 ， 电 同时
利用晶体管 Ｑ ２和电阻 Ｒ ２产生基准 电压 。在 Ａ ，
１ 引 言
随 着大 规模 集 成 电路 的迅 速发 展 ， 隙基 准 电 带
一种低功耗无运放的带隙基准电压源设计
ＰＳ ＲＲ ｔ ｈａ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｒ ａ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｂａ ｎ ｄ ｇ ａ ｐ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｕ ｔ ｏ ｐ — ａ ｍｐ．Ｉ ｔ ｂ ａ ｓ ｅ ｓ ｏ ｎ Ｓ ＭＩ Ｃ ０ ． ３ ５ ｕ ｍ ｓ ｔ ａ ｎ ｄａ ｒ ｄ ＣＭ ＯＳ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃａ ｄ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｅ ｅ ｎ ｖｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎｔ ｔ ｏ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｔｈ ｅ ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｐｌ ｙ ｉ ｓ ３ ． ３ Ｖ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ
关键词 ：带隙基准 ；无运放 设计 ；低 功耗 ；Ｃ ＭＯ Ｓ
中图分类号 ：Ｔ Ｎ ４ ０ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１ ６ ８ １ － １ ０ ７ ０（ ２ ０ １ ５ ）０ ２ — ０ ０ ２ ２ — ０ ３
Ａ Ｂａ ｎ ｄｇ ａ ｐ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｒｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ Ｎｏ Ｏｐ— ａ ｍｐ ａ ｎｄ Ｌｏ ｗ Ｐｏ ｗｅ ｒ
摘
要 ：设计 了一 种新型 无运放 带隙基 准源 。该 电路 使 用 负反 馈的方 法 ，避 免 了运 放 的使用 ，从 而
消除 了运放 带隙基 准 电路 中运放 的失调 电压 对基 准源精度 的影响 ，同时还提 升 了电源抑 制 比 ，且 降低 了功 耗 。该新 型 电路 比传 统 无运放 带 隙基 准 电路 具有 更高 的精 度和 电源抑制 比 。该设 计基 于
带隙基准电流源设计
带隙基准电流源设计随着集成电路技术的发展，带隙基准电流源在模拟电路设计中扮演着至关重要的角色。
带隙基准电流源是一种能够提供稳定、准确的电流输出的电路，通常用于模拟电路中的参考电流源或者偏置电流源。
本文将介绍带隙基准电流源的设计原理和实现方法。
带隙基准电流源的设计原理基于半导体材料的能带结构。
在半导体材料中，导带和价带之间存在一个禁带，称为带隙。
当半导体材料的温度变化时，导带和价带的能级随之改变，从而影响电子的激发和传导。
带隙基准电流源利用这种特性，通过合理设计电路，使得输出电流与温度变化无关。
带隙基准电流源的设计过程可以分为以下几个步骤：1. 选择合适的半导体材料：带隙基准电流源的核心是带隙电压参考源，因此需要选择具有稳定带隙电压温度系数的半导体材料。
常用的材料包括硅和砷化镓等。
2. 设计基准电流源电路：基准电流源电路通常由参考电流源和输出电流稳定电路组成。
参考电流源可以通过电流源镜像电路或者电流源比例电路实现。
输出电流稳定电路用于提供稳定的输出电流，并对温度变化进行补偿。
3. 进行电路参数计算：根据设计要求和选定的材料，进行电路参数的计算。
主要包括电流源的电流范围、输出电流的稳定度、带隙电压的选择等。
4. 电路仿真和优化：通过电路仿真软件对设计的电路进行仿真，检查电路的性能是否满足设计要求。
根据仿真结果进行优化，调整电路参数，提高电路性能。
5. 原型电路的制作与测试：根据设计方案制作电路原型，并通过实验进行测试。
测试结果与仿真结果进行对比，验证电路的性能和稳定性。
带隙基准电流源的设计需要兼顾多个方面的因素，包括温度稳定性、功耗、尺寸等。
在实际应用中，还需要考虑电源噪声、温度漂移、工艺变化等因素对电路性能的影响。
因此，设计带隙基准电流源需要综合考虑这些因素，并进行合理的权衡。
带隙基准电流源是模拟电路设计中的重要组成部分，能够提供稳定、准确的电流输出。
通过合理的设计和优化，可以实现高性能的带隙基准电流源。
最新—高精度cmos带隙基准源的
—高精度c m o s带隙基准源的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高精度的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。
然后详细介绍了带隙基准电压源的基本结构及基本原理，并对不同的带隙基准源结构进行了比较。
接着对如何提高带隙基准的电源抑制比以及带隙基准电压源的温度补偿原理进行了分析，还总结了目前提高带隙基准电压源温度特性的各种方法。
在此基础上运用曲率校正、内部负反馈电路、RC滤波器、快速启动电路，设计出了具有良好的温度特性和高电源抑制比的带隙基准电压源电路。
最后应用HSPICE仿真工具对本文中设计的带隙基准电压源电路进行了完整模拟仿真并分析了结果。
模拟和仿真结果表明，电路实现了良好的温度特性和高电源抑制比，0℃～100℃温度范围内，基准电压温度系数大约为11.2ppm/℃，在1Hz到10MHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)可达到-80dB，启动时间为700s 。
关键词: 带隙基准电压源；温度系数；电源抑制比；AbstractVoltage reference is the vital basic module which is widely adopted in analog circuits. It can supply a voltage with high stability. The power supply, technics parameter rand temperature has lesser effete to this voltage. Its temperature stability and antinoise capability influence the precision and performance of the whole system. The purpose of this article is to design a high precision CMOS bandgap voltage reference.In this article, the present situation and developmental trend of voltage reference studies both at home and abroad are presented. The structure and principle of voltage reference are analyzed in detail, and then the different structures of bandgap voltage reference are compared. By analyzing the power supply rejection ratio (PSRR) and the principle of temperature compensation, the method of improving the temperature characteristic is summarized. The design of a bandgap voltage reference circuit with high power supply rejection ratio and good temperature characteristic is completed by applying curvature emendation, inside negative feedback technology, RC filter and fast start-up circuit. At last, the circuits have been simulated with HSPICE simulation tools.The simulation results show that，the circuit with good temperature characteristic and high power supply rejection ratio, and at the temperature range of 0℃ to 100℃, the temperature coefficient(TC) is about 11.2ppm/℃. In the frequency range of 1Hz to 10MHz, the average power supply rejection ratio is more than -80dB and it has a turn-on time less than 700s .Key Words: bandgap voltage reference; temperature coefficient; power supply rejection ratio;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 1.绪论 (1)1.1 国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2 课题研究的目的意义 (2)1.3 本文的主要内容 (2)2. 基准电压源的原理与电路 (3)2.1 基准电压源的结构 (3)2.1.1直接采用电阻和管分压的基准电压源 (3)2.1.2有源器件与电阻串联组成的基准电压源 (4)2.1.3带隙基准电压源 (6)2.2 带隙基准电压源的基本原理 (6)2.2.1与绝对温度成正比的电压 (7)2.2.2负温度系数电压V BE (7)2.3 带隙基准源的几种结构 (8)2.4 V BE的温度特性 (11)2.5 带隙基准源的曲率校正方法 (13)2.5.1线性补偿 (13)2.5.2高阶补偿 (13)本章小结 (17)3. 高精度CMOS带隙基准源的电路设计与仿真 (18)3.1 高精度CMOS带隙基准电压源设计思路 (18)3.2 核心电路 (19)3.3 提高电源抑制比电路 (20)3.3.1负反馈回路 (21)3.3.2 RC滤波器 (22)3.4 快速启动电路及快速启动电路的控制电路 (23)3.4.1快速启动电路的控制电路 (23)3.4.2快速启动电路 (24)3.5 CMOS带隙基准电压源的温度补偿原理 (24)3.6 高精度CMOS带隙基准电压源的电路仿真 (27)3.6.1仿真工具的介绍 (27)3.6.2核心电路的仿真结果 (27)3.6.3电源抑制比电路的仿真结果 (28)3.6.4快速启动电路的仿真结果 (28)3.6.5整体电路的仿真结果 (29)本章小结 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1.绪论基准电压源(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。
一种高电源抑制比的CMOS带隙基准电压源设计
一种高电源抑制比的CMOS带隙基准电压源设计【摘要】提出了一种用于温度传感器的高电源抑制比（PSRR）、低温度系数、低功耗的CMOS带隙基准电压源。
在传统CMOS带隙基准电压电路的基础上，增加了优化的电源抑制比增强电路，在带隙基准反馈环路中引入电源噪声，使上面电流镜的栅源电压保持恒定值，从而提高电源抑制比。
采用自偏置共源共栅电流镜，来实现匹配更好的与绝对温度成正比（PTAT）电流镜像。
采用华虹宏力0.13um FS13QPR CMOS工艺实现，使用HSPICE仿真。
仿真结果表明电路输出基准电压为1.2V，电源抑制比在1K Hz时达到90dB，在-40～100℃的温度范围内温度系数是10ppm/℃，在1.8～3.6V工作电压范围内的线调整率为0.5mV/V，工作电流43uA。
【关键词】带隙基准电压;电源抑制比;自偏置共源共栅电流镜;温度传感器引言带隙基准电压源（Bandgap V oltage Reference）具有与温度、电源电压和工艺变化几乎无关的突出优点，能够提供稳定的参考电压或参考电流，被广泛应用与集成温度传感器、比较器、A/D和D/A转换器、存储器以及其他模数混合系统集成芯片中，并且高性能基准电压源直接影响着电路的性能。
研究用CMOS 工艺实现的可集成于片上系统（SOC）的高精度带隙基准源显得尤为重要[1]。
对于高精度的温度传感器，从电源注入到带隙基准输出的噪声是各种噪声中最重要的噪声，会严重影响参考电压和温度传感器的与绝对温度成正比（PTAT）电压。
因此，设计高电源抑制比（PSRR）的带隙基准源满足其要求显得十分必要[2]。
本文先介绍了带隙基准源的基本原理，再基于等效小信号模型，对带隙基准源的电源抑制比做了详细的分析，进而提出了一个具有高电源抑制比、低温度系数、低功耗可用于温度传感器的带隙基准电压源。
1.带隙基准源电源抑制比分析利用与CMOS兼容工艺的纵向PNP晶体管和采用放大器负反馈实现的传统CMOS带隙基准电压如图1所示。
高性能带隙基准电压源的研究与设计
The first voltage reference without an error amplifier based on 0.4μm BCD process is applied to an active power factor correction controller chip. Due to the high supply voltage of the chip, the reference is required to operate over a voltage range of 9.7V to 20V and achieves a perfect PSRR performance. Simulations show that, a temperature coefficient of 10.8ppm/℃ from -40℃ to 125℃, a PSRR up to -108dB within 1KHz and a line regulation of 2.52μV/V can be achieved.
Keywords: Bandgap Reference Temperature Coefficient PSRR Temperature Compensation
西安电子科技大学
学位论文独创性(或创新性)声明
秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的 材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说 明并表示了谢意。
一种高精度自偏置的带隙基准源
750 引言电压基准是当今模拟集成电路设计中应用最为广泛的模块,广泛应用于LDO,数模/模数转换电路(Analog to digital/digital to analog convert circuit,AD/DA)等电路。
无论是哪种应用场景,均要求电压基准的输出电压具有不随电源电压变化,温度波动时输出电压变化小,输出电压不能受工艺影响的特点。
带隙基准结构最早提出于1971年,相较于其他结构,带隙结构的电压基准能够更好的满足现阶段LDO,AD/DA等模拟模块的应用需求,成为目前最常用的电压基准实现结构。
本文研究了基于TSMC 28nm HPC工艺下的带隙基准源的设计,该带隙基准将被应用在900mV的高精度LDO中,因此对其精确度有一定的要求。
1 带隙基准的设计带隙基准的一个重要性能指标是温度系数。
在双极性晶体管中,基射极电压与温度有着负的温度系数,而两个具有不同密度的双极性晶体管电压差有着正的温度系数。
利用正负温度系数的叠加,可以正好得出与温度不相关的电压。
这是带隙基准的基础。
本文提出的带隙基准是电流模式的带隙基准,其电路结构如图1所示。
从左到右,该带隙基准模块主要包括启动电路、自偏置电路、运算放大器、基准核心模块、缓冲器,同时还具有为下级模块提供基准电流的输出电流部分。
该带隙基准模块采用了自偏置的电路结构,当支路电流为零时,将出现基准核心模块无法启动的情况,称之为零状态。
零状态是任何自偏置电路结构都会遇到的,与工作状态相对立的状态,处于零状态下的偏置电路将失去价值。
为了保证带隙基准模块可以一直处于启动状态下,需要在支路电流为零时,为支出电流提供一个额外的扰动,将工作点推离该状态,进入正常的工作状态,因此该电路需要一个启动电路。
本文启动电路的主要实现方式是通过电容在电路使能信号或电源电压跳变时带来的抖动进行充放电过程,将偏置电路推离零状态。
在将偏置电路推离零状态后,该自启动电容将不再工作,且不会带来任何功耗。
一种高精度的电流反馈型带隙基准源的设计
一种高精度的电流反馈型带隙基准源的设计作者：李精文刘军蒋国平来源：《现代电子技术》2008年第02期摘要：采用0.5 μm，N阱CMOS工艺设计一种高精度带隙基准电压源，基准电压为1.245 V，在0~70 ℃内温度系数仅为12.5 ppm/℃，工作电压为2.8~8 V，具有非常高的电源抑制比(PSRR)，低频下高达107 dB。
此电路为电流反馈型基准源，能够产生自偏置电流，使电路建立稳定工作点。
其结构能有效减小运算放大器的失调电压对基准输出的影响。
关键词：带隙基准；PSRR；温度系数；反馈中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：1004-373X(2008)02-061-04(Dalian University of TechnAbstract：This paper describes the design of a high precision bandgap reference,implemented in 0.5 μm n-well CMOS technology.The circuit generates a reference voltage of 1.245 V and has a temperature coefficient of 12.5 ppm/℃ between 0 and 70 ℃.It can operate with supply voltages between 2.8 V and 8 V.It has a PSRR of 107 dB under low frequency.This circuit works in a current feedback mode,and it generates its own reference current,resulting in a stable operation.ThearcKeywords：1 引言无论在数字电路或模拟电路中，基准电压源对电路整体性能的影响都是十分重要的。
一种用于电子标签的低功耗高精度时钟电路设计
收稿日期: 2007-07-30
Keywords: clo ck g ener ator; r ing oscillato r; PT AT bandg ap reference; low po wer
1引 言
射频识别技术是一 种基本 电磁 波原理 的无线 识别 技 术, 他的基本原理是利 用射 频信号 和空 间耦合 传输特 性, 实现对被识别目标 的自动 识别。射 频识别 系统 包括电 子 标签和阅读器 两部 分, 每一 部分 都有 工 作 的时 钟 产生 电 路。标签中的时钟电路是 为数字模块 和 E2 PRO M 存 储模 块提供基准时钟。低高 频工 作的电 子标签 由于 频率较 低 一般可以直接从载波信号中恢复出时 钟信号, 而超高 频标 签由于频率过高很难直接恢复, 所以需 要在片内设计 独立 的时钟电路。
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( 3)
由式( 3) 可 以看出, 理想 情况下 输出 时钟频 率只受 偏
置电流 I D 影响, 而 与电 源电压 无关。 通过调 谐电 流源 或 电流沉的漏电流的大 小即可 改变延 迟单 元上升 沿和下 降
沿的延迟时间, 进而改变时钟频率。 通常设计的环振, 输出波形上升下 降时间的对称 性不
中图分类号: T N710
文献标识码: B
文章编号: 1004- 373X( 2008) 02- 054- 04
A Low Power High Precision Clock Generator for RFID Tag
基准电流源芯片
基准电流源芯片基准电流源芯片（Current Reference Source Chip）是一种用于产生稳定、可靠的电流输出的集成电路芯片。
它在电子设备中起到重要的作用，常被应用于模拟电路、功率管理、传感器电路等领域。
本文将介绍基准电流源芯片的原理、特点以及应用。
一、基准电流源芯片的原理基准电流源芯片的原理是利用稳定的电流源来产生稳定的电流输出。
其内部采用了一系列的电流源和电流比较电路，通过精密的电流控制和反馈机制，使其输出的电流能够保持在一个准确的数值上。
1. 稳定性高：基准电流源芯片具有较高的温度稳定性和电流稳定性，能够在不同的工作温度和电压条件下保持良好的性能。
2. 精度高：基准电流源芯片的输出电流精度通常在几个百分之几甚至更小，能够满足对高精度电流源的需求。
3. 低功耗：基准电流源芯片的功耗较低，能够在电池供电或功耗要求较低的应用中长时间稳定工作。
4. 小尺寸：基准电流源芯片体积小巧，易于集成到各种电子设备中，能够满足紧凑型设计的需求。
三、基准电流源芯片的应用1. 模拟电路：基准电流源芯片常用于模拟电路中，如运算放大器、比较器、滤波器等，能够提供稳定的参考电流，保证电路的准确性和稳定性。
2. 功率管理：基准电流源芯片在功率管理电路中起到关键作用，如电压调节器、电流源控制器等，能够提供稳定的电流输出，保证电路的效率和可靠性。
3. 传感器电路：基准电流源芯片在传感器电路中常用于提供精确的电流源，用于传感器的激励和测量，如温度传感器、光电传感器等。
4. 器件测试：基准电流源芯片在半导体器件的测试和校准中也有广泛应用，能够提供稳定、可靠的电流输出，用于器件参数的测试和校准。
四、基准电流源芯片的选择与应用注意事项1. 选择合适的芯片型号：根据具体应用需求选择合适的基准电流源芯片，考虑其稳定性、精度、功耗等指标。
2. 温度和电压的影响：基准电流源芯片的性能通常会受到温度和电压的影响，需根据实际工作条件进行合理的设计和调整。
带隙基准电流源设计
带隙基准电流源设计引言：在集成电路设计中，带隙基准电流源是一种常见的电路结构，用于提供稳定的电流输出。
带隙基准电流源的设计对于保证整个电路系统的可靠性和精确性至关重要。
本文将介绍带隙基准电流源的原理和设计方法，并探讨其在集成电路中的应用。
一、带隙基准电流源的原理带隙基准电流源是一种基于半导体材料带隙特性的电路结构。
其原理基于带隙温度系数与电流温度系数之间的相互抵消关系。
通过合理选择材料和电路结构，可以实现温度稳定的电流输出。
带隙基准电流源的核心是基于PN结的温度补偿电流源和带隙参考电压源。
PN结的电流与温度有一定的关系，可以通过调整电流的比例关系来实现温度补偿。
而带隙参考电压源则是利用半导体材料的带隙特性，通过电压比较和反馈控制，实现稳定的参考电压输出。
二、带隙基准电流源的设计方法1. 材料选择：选择具有合适的带隙特性的半导体材料作为基准电流源的材料。
常用的材料有硅、砷化镓等。
2. 电路结构设计：根据电流要求和温度系数要求，设计合适的电路结构。
常见的结构有温度补偿电流源和带隙参考电压源的组合。
3. 温度补偿：选择合适的电流比例关系，使得温度对电流的影响可以被抵消或补偿。
可以采用电阻、二极管等元件来实现温度补偿。
4. 反馈控制：利用比较电路和反馈控制电路，保持带隙参考电压的稳定输出。
可以采用运算放大器、比较器等元件来实现反馈控制。
三、带隙基准电流源在集成电路中的应用带隙基准电流源在集成电路设计中有广泛的应用。
其中，最常见的应用是作为模拟电路中的参考电流源和校准电流源。
例如，在模拟信号处理电路中，带隙基准电流源可以作为运放的偏置电流源，提供稳定的工作点。
在高精度的ADC（模数转换器）中，带隙基准电流源可以作为参考电流源，提供准确的参考电流。
带隙基准电流源还可以用于温度传感器、电流源和电压源的校准等应用。
在这些应用中，带隙基准电流源的稳定性和准确性对于整个系统的性能至关重要。
总结：带隙基准电流源是集成电路设计中常用的电路结构，用于提供稳定的电流输出。
一种低功耗无运放的带隙基准电压源设计
一种低功耗无运放的带隙基准电压源设计邹勤丽;汤晔【摘要】Design a new bandgap voltage reference without op-amp. In the circuit, negative feedback clamping were used to avoid the use of op-amp, eliminating effects of offset and power supply rejection ratio (PSRR) of the op-amp on accuracy of bandgap voltage reference. The new design has more accuracy and PSRR than the traditional bandgap voltage reference without op-amp. It bases on SMIC 0.35μm standard CMOS process and Cadence Spectre environment to simulation. The voltage of supply is 3.3 V and the temperature range is from-55℃to 125℃, the PSRR is up to 82 dB, the power consumption is 0.06 mW.%设计了一种新型无运放带隙基准源。
该电路使用负反馈的方法，避免了运放的使用，从而消除了运放带隙基准电路中运放的失调电压对基准源精度的影响，同时还提升了电源抑制比，且降低了功耗。
该新型电路比传统无运放带隙基准电路具有更高的精度和电源抑制比。
该设计基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺在Candence Specture环境下进行仿真，电源电压采用3.3 V，温度范围为-55~125℃，电源抑制比为82 dB，功耗仅有0.06 mW。
50nA带启动电路的高精确基准电流源 ——实验报告
模拟集成电路课程设计——实验报告实验项目：50nA高精度基准电流源设计指导老师：组别：第组年级专业：2009级微电子学学号：姓名：同组组员：实验地点：实验日期：第2周—第10周50nA高精度基准电流源设计第一章引言基准电流源是指在模拟集成电路中用来作为其他电路的电流基准的高精度、低温度系数的电流源。
电流源作为模拟集成电路的关键电路单元，广泛用于运算放大器、A/D转换器、D/A转换器中。
偏置电流源的设计时基于一个已经存在的标准参考电流源的复制，然后输出给系统的其他模块。
因此，电流源的精度直接影响到整个系统的精度和稳定性。
基准电流源是模拟电路所必不可少的基本部件，高性能的模拟电路必须有高质量、高稳定性的电流和电压偏置电压来支撑，它的性能会直接影响电路的功耗、电源抑制比、开环增益以及温度等特性。
本次课设是设计50nA高精度基准电流源。
第二章基准电流源的工作原理基准电流源的一个基本要求是输出基准电流不随电流电压V DD的变化而变化。
为了得出一个对V DD不敏感的解决方法，要求基准电流I REF与输出电流I OUT 镜像，也就是说，I OUT是I REF的一个复制。
图2-1所示就是一种电流复制的电路实现。
其工作原理如下：图2-1 基准电流源的工作原理M1与M2构成一对电流镜结构，因为M1与M2具有相同的尺寸，所以I REF =I OUT 。
但是由于电压V 的作用，M3与M4的V GS 不相等，我们假设M4的宽长比是M3的K 倍，由于V GS3=V GS4+V 即34TH TH V V V =+如果忽略体效应的影响，可得V TH3=V TH4从而V -= 因此22(/)2(1O U T V nC ox WL n I =-μ正如所希望的，电流与电源电压V DD 无关，但仍旧是工艺和温度的函数。
为了消除输出基准电流对温度的影响，我们可以根据电压差V 产生的不同方式，分别采取不同的温度补偿方法。
第三章 基准电流源的性能参数3.1 温漂系数基准电流源的一个重要指标是电流基准在宽温度范围下的工作稳定程度。