(拉扎维)第十一章带隙基准(模拟cmos集成电路设计)
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VBE k ln n T q
Bandgap Ref Ch. 11 # 11
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
VREF=α1VBE+α2(VTln n) α1=1 根据室温时温度系数 之和为零， 得到：α2 ln n＝17.2 VREF＝VBE+17.2VT=1.25
Bandgap Ref Ch. 11 # 12
如何产生IREF？
I out
VDD R1 1 g m1
W W
L1 L2
Bandgap Ref Ch. 11 # 6
华大微电子：模拟集成电路原理
与电源无关的偏置
2Iout
nCOX W
L
N
VTH 1
2I out nCOX K W
L
N
VTH 2 I out RS
2Iout
1
nCOX W L N
Eg kT2
VT
VBE
4 mVT
T
Eg
q
当VBE＝750mV，T＝300K，为－1.5mV/K
Bandgap Ref Ch. 11 # 10
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
正温度系数电压
VBE
VBE1 VBE2
VT
ln nI0 I S1
VT
ln
I0 IS2
VT
ln n
VT
ln
n VOS
Bandgap Ref Ch. 11 # 15
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Vout
2VBE2
1
R2 R3
2VT
ln(mn) VOS
Bandgap Ref Ch. 11 # 16
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Bandgap Ref Ch. 11 # 17
常数Gm特性 与温度无关
Bandgap Ref Ch. 11 # 4
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 5
华大微电子：模拟集Biblioteka Baidu电路原理
与电源无关的偏置
实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
Bandgap Ref Ch. 11 # 28
实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
Bandgap Ref Ch. 11 # 29
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 9
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
负温度系数电压
VBE T
VT T
ln
IC IS
4 mVT
T
1 K
I out RS
2
2
1 1
Iout
nCox W / L
N
RS2 1
k
Bandgap Ref Ch. 11 # 7
华大微电子：模拟集成电路原理
与电源无关的偏置
VTH1 VTH 5 VTH 3 VDD
VGS1 VTH 5 VGS3 VDD
Bandgap Ref Ch. 11 # 8
华大微电子：模拟集成电路原理
第十一章 带隙基准
程梦璋 Email:cheng100us@163.com
2014年
Bandgap Ref Ch. 11 # 1
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Vout
VBE2
VT
ln n1
R2 R3
Bandgap Ref Ch. 11 # 13
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Bandgap Ref Ch. 11 # 14
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Vout
VBE2
1
R2 R3
Bandgap Ref Ch. 11 # 22
华大微电子：模拟集成电路原理
恒定Gm偏置
Bandgap Ref Ch. 11 # 23
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 24
PTAT电流的产生
Bandgap Ref Ch. 11 # 20
华大微电子：模拟集成电路原理
PTAT电流的产生
VREF
VBE3
R2 R1
VT
ln n
Bandgap Ref Ch. 11 # 21
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
PMOS 电流镜保证Q1 －Q4的集电极电流相 等
Bandgap Ref Ch. 11 # 25
实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
Bandgap Ref Ch. 11 # 26
实例分析
华大微电子：模拟集成电路原理
Bandgap Ref Ch. 11 # 27
Bandgap Ref Ch. 11 # 2
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 3
概述
华大微电子：模拟集成电路原理
基准是直流量，与电源和工艺参数的关系小，与 温度的关系是确定的。 目的：建立与电源和工艺无关，具有确定温度特 性的直流电压和电流。 形式：与绝对温度成正比（PTAT）
华大微电子：模拟集成电路原理
与温度无关的偏置
Bandgap Ref Ch. 11 # 18
本讲内容
华大微电子：模拟集成电路原理
• 概述 • 与电源无关的偏置 • 与温度无关的基准 • PTAT电流的产生 • 恒定Gm偏置 • 实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 19
华大微电子：模拟集成电路原理