带隙基准原理

① ②
VOUT VBE 2 VT ( R2 R3 ) ln( n ) T T T R3 ③
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VOUT VBE 2 VT ( R2 R3 ) ln( n ) T T T R3
VOUT 令 0 T
当VBE=0.75V，T=300K
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n可以由许多三极管并联来 实现 西南科技大学
基本结构
（三）通过正温度系数和负温度系数的叠加可以消除整 个电路的温度系数。利用放大器两个输入端的电压 近似相等就可以很方便得将正负温度系数特性结合 起来
VREF 1V1 2V2
VOUT 1VBE 2 2 VBE 1VBE 2 2 (VX VZ )
(ADC)、数／模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)
等集成电路设计中，低温度系数、高电源抑制比
(PSRR)的基准源设计十分关键。
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工作原理
为了得到与温度无关的电压源，其基本思路是将 具有负温度系数的电压与具有正温度系数的电压 相加，它们的结果就能够去除温度的影响，实现 接近0温度系数的工作电压（zero TC）。
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VOUT VBE 2
VLeabharlann Baidu VZ V ( R2 R3 ) VBE 2 BE ( R2 R3 ) R3 R3
VBE VBE1 VBE 2 I I VT ln VT ln VT ln( n ) IS nI S
VOUT VT ln( n ) VBE 2 ( R2 R3 ) R3
工作原理
VREF 1V1 2V2
(二)、正温度系数的实现 若两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下，那么它 们的基极-发射极电压差值就与绝对温度成正比
VBE VBE1 VBE 2 I I VT ln VT ln VT ln( n ) IS nI S
VBE VT ln( n ) T T
Eg q -1.5mV / K
VBE VBE (4 m)VT T T
为了得到零温度系数
R2 (1 )ln(n) 17.2 R3
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为了保证两个三极管对称， （n+1）应为奇数的平方， 同时应先确定n，再确定R2与 R3的比值。
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找到它们的对应关系
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西南科技大学网络教育系列课程
集成电路版图设计
主讲 李斌
E_mail:bin_lichina@foxmail.com
信息类专业课程
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带隙基准的基本原理与结构
基准源广泛应用于各种模拟集成电路、数模混合
信号集成电路和系统集成芯片中，其精度和稳定
性直接决定整个系统的精度。在模／数转换器
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证明
VOUT 1VBE 2 2 VBE 1VBE 2 2 (VX VZ )
VOUT VBE 2 I ( R2 R3 ) VY VZ VBE 2 ( R2 R3 ) R3
由放大器输入端“虚断”可得：
VX VY VOUT VBE 2 VBE 2 VBE ( R2 R3 ) R3 VX VZ ( R2 R3 ) R3
) 对其温度求导
VBE VT ln( I C / I S ) VT k VT ③ T q T
② ④
VBE VT I C VT I S ln( ) T T IS I S T
VBE 集成电路版图设计 T T
VBE (4 m)VT
Eg
q
0
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VREF 1V1 2V2
V1 V2 1 2 0 T T
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工作原理
VREF 1V1 2V2
(一)、负温度系数的实现 双极型晶体管的基极-发射极电压具有负温度系 数。 原理：集电极电流：
其中 可得
I C I S exp(VBE / VT ) VT KT / q 0.026V VBE VT ln( I C / I S )
VBE VT I C VT I S ln( ) 温度求导 T T IS I S T Eg 4 m b为比例系 其中 I S bT exp( ) 集成电路版图设计 数,m 为-1.5 西南科技大学 kT
工作原理
I S bT
4 m
exp(
Eg kT
Eg Eg Eg I S 3 m 4 m b(4 m)T exp( ) bT exp( ) 2 ① T kT kT kT