高精度低压基准电压源的研究及设计

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

第一章前言 (2)

1.1 选题的意义及研究状况 (2)

1.2 主要内容 (2)

1.3 论文的主要内容和结构安排 (2)

第二章带隙基准源的基本原理与结构 (3)

2.1 工作原理［4］ (3)

2.2 基本结构 (5)

第三章传统Banba结构的设计 (7)

3.1 Banba结构的原理 (7)

3.2 Banba结构的仿真 (8)

第四章改进后结构的设计 (10)

4.1 结构原理 (10)

4.2 改进后架构的仿真 (12)

第五章总结与展望 (14)

5.1 论文总结 (14)

5.2 展望 (14)

致谢 (15)

参考文献 (16)

高精度低压基准电压源的研究及设计

孙申权

（巢湖学院物理与电子科学系，安徽巢湖238000）

摘要：在对传统典型CMOS带隙基准电压源电路分析基础上提出了一种低电源电压，高精度基准电压源。电路运用温度补偿技术，采用源衬结预偏置电路。此结构的最低电源电压可以降低到1.2V，有益于向低电压设计的发展。电路采用了UMC 0.18um CMOS工艺实现，采用SPECTRE进行仿真，在TT模型下，仿真结果显示当温度为–20℃～110℃时，输出基准电压变化小于1mV。温度系数在10e-5数量级，但是成品受到其他非理想因素的影响，温度系数会大一点。由于时间和设备有限，暂时无法实现成品，所以目前所有指标都是仿真理想值。

关键词：带隙基准电压源；温度补偿；低电压

High-Precision Reference Voltage Source Research and Design with Low Supply Voltage

Shenquan.Sun

（Department of Physics and Electronic Science, ChaoHu University,ChaoHu AnHui 238000）

Abstract: A design of high precision and low power was presented. The technology of temperature compensation and Source-Bulk Junction Forward Biasing was used. This structure can lower the minimum supply voltage to about 1.2V, which could be used for low voltage design. It was implemented in UMC 0.18um CMOS technology, at TT model, simulation showed that the output voltage varied lower than 1mV with a temperature range of –20℃～110℃.Their temperature coefficient is about 10e-5, but the product after manufacture may be influenced by other imperfect aspect. Since the limits of time and devices, I have only got the last product of these circuits, so the results printed are all simulation results.

Keywords:Bandgap reference; temperature compensation; low voltage

第一章前言

1.1 选题的意义及研究状况

随着IC设计不断向深亚微米工艺发展，可制造的最小线宽也在不断减小。但与此

同时，小尺寸也给电路设计带来了新的变革。为了得到高性能，低成本的电路芯片，

一些常规的电路需要采用新的模型或结构进行重新设计，以保证在电压不断降低的情

况下仍能正常工作。

基准源是模拟与数字系统中的核心模块之一，它被广泛应用于动态存储以及其他

模拟器件中。基准源需要有稳定的工艺、电压和温度系数，并且不可以随着制造工艺

的改变而改变，经过前人的研究与探索，利用“带隙”方法来实现高电源抑制比和低

温度系数的电压源已经非常成熟，并且可以得到较好的结果。目前，随着低压低功耗

要求的增加，尤其是便携式的电子产品，如PDA、便携式车载自动导航系统GPS、手机、

笔记本电脑等，也对带隙电路提出了新的要求，因为传统的输出基准电压约为1.25V，

但是如果电源本身低于1.25V的话，这种方法就不可能实现，必须对电路加以改进。

1.2 主要内容

本文从带隙基准的基本原理讲起，主要研究了经典带隙结构［1］［2］的实现方式，在

这段时间里，我查阅了许多关于此方面的资料，对研究现状有了一定的认识，并且在

导师的帮助下，最终设计出满意的电路，对其进行了参数设计和仿真。

1.3 论文的主要内容和结构安排

本文分析了传统的带隙基准电压源产生电路，并在其基础上进行改进，最终得到

满足要求的电路。

论文安排如下：

第二章介绍了带隙基准源的基本原理和结构; 第三章介绍了传统Banba结构的设计，并对此电路进行调试仿真；

第四章介绍了在Banba结构的基础上进行改进后的电路，并对其进行仿真；

第五章进行总结，并提出了一些可以继续深入研究的方向。