西工大cmos实验报告七

西工大cmos实验报告七

实验7 带隙基准电路原理与设计 本实验将采用的参考电路原理图如下：

实验内容：

1.仿真用bipolar

实现的二极管的温度系数； 参考右图所示，可得到仿真结果如下所示：

由仿真结果可以得到：二极管的温度系数为：K mV T

V be /9.1-=∂∂。

2.参照原理图，令VREF 温度系数为0，计算电阻R0/R1、输出VREF ； 利用公式n V R R m V V T be ref ln )(

102⨯⨯+=，欲使ref V 温度系数为0，则应其对温度求导等于0。

由（1）仿真结果可知：

K mV T V be /9.12-=∂∂，且有K mV T V T /087.0≈∂∂，m=1，n=8 带入式T

V n R R m T V T V T be ref

∂∂⨯⨯+∂∂=∂∂ln )(102，即可求得R0/R1=10.5 因为上面的式子是在K T mV V be 300,750=≈的条件下计算得到的，且知mV V T 26=， 带入式子n V R R m V V T be ref ln )(1

02⨯⨯+=，可得出V V ref 32.1≈。 3.设IREF 为1uA ，计算R0、R1； （电阻可以用串并联实现），电阻模型rrpoly2，2Kohm/方块，需采用实例化实现.

K I n V R ref T O 541018ln 26ln 3=⨯⨯==- K R 14.55

.10541== 4.仿真Vref 随电源电压VDD （0-5V ） 的变化曲线，给出电路工作良好的VDD 范围；

仿真结果如下图所示：

由仿真结果可观察得到：电路工作良好的VDD 范围为2V-5V 。

5.仿真Vref 随温度（-40~120）的变化曲线，调节电阻值使电压随温度变化较小（小于5mV ），计算温度漂移系数XX ppm/℃ *

扫描结果如下：

由仿真结果可知：当K R O 9.52=时，电压随温度变化最小。

则当电阻K R O 9.52=时，电压随温度变化的仿真图如下所示：

从.lis 文件中可得到vmax= 1.3179E+00 ，vmin= 1.3170E+00

可求得此时的温度漂移系数：

27.410)40120(2/)3170.13179.1(3170.13179.110C V V 66=⨯+⨯+-=⨯⨯=

）温度变化范围（）平均电压（）最大的电压差值（ο

附录：SP源文件

1.仿真用bipolar实现的二极管的温度系数

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.2012303527

*************new MODEL************************

.protect

.lib '.\HSPICE.LIB' TT

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_BIP

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_RES

.unprotect

*************netlist************************

q2 gnd gnd vbe pnp5 M=1

i0 vdd vbe 1u

vvdd vdd 0 5

vgnd gnd 0 0

.DC temp -40 125 0.1

.probe v(vbe)

.end

---------------------------------------------------------------------

4.仿真Vref随电源电压VDD（0-5V）的变化曲线，给出电路工作良好的VDD 范围；

---------------------------------------------------------------------

.2012303527

*************new MODEL************************

.protect

.lib '.\HSPICE.LIB' TT

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_BIP

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_RES

.unprotect

**********************************************

*.SUBCKT BAND_GAP_Example vdd gnd vref

m0 net23 net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6 M=1

m1 net16 net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6

m4 vref net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6 M=1

m2 net23 net16 net35 gnd nenh L=2e-6 W=4e-6 M=1

m3 net16 net16 net48 gnd nenh L=2e-6 W=4e-6 M=1

xr2 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr3 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr4 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr0 net45 net35 rrpoly2 l=54 W=2u

xr1 net067 vref rrpoly2 l=442u W=2u

q2 gnd gnd net42 pnp5 M=1

q1 gnd gnd net45 pnp5 M=8

q0 gnd gnd net48 pnp5 M=1

*.ENDS

*x1 vdd gnd vref BAND_GAP_Example

********************************************

vvdd vdd 0 5

vgnd gnd 0 0

************************************************

.options post acct probe

.DC vvdd 0 5 0.001

.probe v(vref)

.end

---------------------------------------------------------------------

5.1仿真Vref随温度（-40~120）的变化曲线，调节电阻值使电压随温度变化较小（小于5mV）

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.2012303527

*************new MODEL************************

.protect

.lib '.\HSPICE.LIB' TT

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_BIP

.lib '.\HSPICE.LIB' TT_RES

.unprotect

**********************************************

*.SUBCKT BAND_GAP_Example vdd gnd vref

m0 net23 net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6 M=1

m1 net16 net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6

m4 vref net23 vdd vdd penh L=6e-6 W=4e-6 M=1

m2 net23 net16 net35 gnd nenh L=2e-6 W=4e-6 M=1

m3 net16 net16 net48 gnd nenh L=2e-6 W=4e-6 M=1

xr2 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr3 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr4 net42 net067 rrpoly2 l=300u W=2u

xr0 net45 net35 rrpoly2 l=rlength W=2u

xr1 net067 vref rrpoly2 l=442u W=2u

q2 gnd gnd net42 pnp5 M=1