一种高电源抑制的基准源的设计
高电源抑制比、低温飘带隙基准电压源的设计
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图 ２ 带 隙 基 准 电压 源 电 路 原 理 图
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图 １ 传 统 的 带 隙 基 准 电 压 源 电 路
功耗 集成 电路 中具 有广 泛 的应用 ． 零温 度 系数 基 准 ，＝ ＋ａ ． 中 ， ＶＩ ｎ 其 ｎ
热 电 压 Ｖ ＝ｋ ／ ， 不 同 电 流 密 度 偏 置 下 的 Ｔ ｑ ＶＩ ｎ是 ｎ
２个 双极 型 晶体 管 的基 极 一发 射 极 电压差 ． 温 下 室
高 电 源 抑 制 比 、 温 飘 带 隙 基 准 电 压 源 的设 计 低
高 献 坤 ，雷君 召 ，丁 祯璐 周 西 军 ， ，李 遂 亮 ‘ ，余 泳 昌
（ ． 南 农 业 大 学机 电 工 程 院 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ； ． 阳供 电公 司 ， 南 洛 阳 ４ １ ０ ； １河 河 ５０ ２ ２ 洛 河 ７ ０ ０ ３ 河 南省 广 播 电 视 发 射 台 ， 南 郑 州 ４ ０ ０ ； ． 东 交 通 职 业 技 术 学 院 ， 东 广 州 ５ ０ ０ ） ． 河 ５０８ ４ 广 广 １ ８ ０
Ｍ９ Ｍ８
１ 带 隙 基 准 电 压 源 的 原 理
双 极 型 晶 体 管 的 基 极 一发 射 极 电 压 具 有 负 温 度 系 数 特 性 ， 同 电 流 密 度 偏 置 下 的 ２个 双 极 型 晶 不
体管 的基 极 一发射 极 电压差 具 有正 温度 系数 特 性 ，
随着 集成 电路 的高速 发展 ， 无线 通信 系统 和很
一种高电源抑制比带隙基准源
一种高电源抑制比带隙基准源一种高电源抑制比带隙基准源随着电子技术的不断发展，电源抑制比（PSRR）已成为评价电源稳定性和抗干扰能力的重要指标之一。
在很多应用中，尤其是对信号干扰敏感的高精度电路中，需要使用具有很高PSRR的带隙基准源。
本文将介绍一种高电源抑制比带隙基准源的设计原理和实现方法。
带隙基准源是一种基于硅温度传感器和带隙参考电压的电压源。
其中，硅温度传感器是通过测量温度对电压的传感器进行温度测量，而带隙参考电压则是基于半导体材料的物理特性进行提供的。
带隙参考电压在不同温度下几乎不受温度的影响，因此带隙基准源可以提供相对稳定的参考电压。
为了提高电源抑制比，本文采用了一种反馈放大电路的设计方法。
该电路的基本原理是通过将电源噪声直接反馈到输入端，从而抵消电源噪声对输出的影响。
这种电路结构能够有效减小电源噪声对输出信号的干扰，提高PSRR的值。
具体实现中，我们选用了电源抑制比较高的差分放大器作为反馈放大电路的核心。
差分放大器的输出由两个输入端的电压差决定，因此通过控制输入端对地的电压差，可以实现对电源噪声的反馈控制。
为了确保差分放大器工作在合适的工作状态，我们需要对其进行合理的偏置。
在带隙参考电压的设计中，我们选用了比较经典的基于电流和电压的热电偶设计方法。
具体而言，通过选择一定的电流、电压以及材料的组合，可以得到稳定的带隙参考电压。
需要注意的是，在实际设计中，需要综合考虑功耗、温度系数等因素，从而优化设计。
最后，通过将反馈放大电路与带隙参考电压电路进行连接，就可以实现高电源抑制比的带隙基准源。
在实际应用中，可以将该基准源作为其他高精度电路的参考。
通过该基准源，可以有效减小电源噪声对输出信号的干扰，从而提高信号的精确度和稳定性。
综上所述，本文介绍了一种高电源抑制比带隙基准源的设计原理和实现方法。
该基准源通过采用反馈放大电路和带隙参考电压的结合，能够有效提高PSRR的值，从而提高电路的稳定性和抗干扰能力。
一种新颖的高电源抑制带隙基准源电路设计
一种新颖的高电源抑制带隙基准源电路设计郭玮;冯全源;庄圣贤;高峡【摘要】基于0．18μm BCD工艺，设计了一种新颖的低温漂高电源抑制比（PSRR）的带隙基准源电路。
基准核心电路采用自偏置结构，简化了电路的设计。
在不显著增加电路功耗与面积的前提下，通过引入预调节电路极大地提高了电路的PSRR。
基准源输出采用负反馈结构，进一步提升了PSRR。
Hspice软件仿真结果表明：在－40～150℃温度范围变化时，基准输出电压变化为283μV，温度系数仅为1．18×10－6（ ppm）／℃；基准的稳定输出电压为1．257 V；电源电压在3～6 V范围变化时，线性调整率为0．082 mV／V；5 V电源电压下，低频时电源电压抑制比为130 dB，在100 kHz时也能高达65 dB。
电路整体功耗为0．065 mW，版图面积为63μm ×72μm。
%Based on 0.18 μm BCD process,a novel low temperature drift and high power supply rejection ( PSRR) bandgap reference source circuit was presented .The self-biased structureis adopted in reference core cir-cuit to simplify the design of thecircuit .The pre-regulation circuit is introduced to improve the PSRR of the circuit significantly without increasing its power and area .The output ofthe reference source utilizes negative feedback structure which further improves the PSRR .Hspice simulation results show that the output voltage variation of bandgap reference is 283 μV and temperature coefficient is only 1.18 ×10 -6 ( ppm)/℃with temperature ranging from -40 ℃to 150℃.The stable output voltage of the reference is 1.257 V and its line regulation is 0.082 mV/V when supply voltage changes from 3 V to 6 V.The PSRR of the proposed reference is 130 dB at low frequency , and up to 65dB at 100 kHz at 5 V supply voltage .The overall power consumption of the circuit is 0.065 mW.Cir-cuit layout area is 63 μm ×72 μm.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)028【总页数】5页(P199-203)【关键词】带隙基准;预调节电路;反馈输出;温度补偿;电源抑制【作者】郭玮;冯全源;庄圣贤;高峡【作者单位】西南交通大学微电子研究所，成都611756;西南交通大学微电子研究所，成都611756;西南交通大学微电子研究所，成都611756;西南交通大学微电子研究所，成都611756【正文语种】中文【中图分类】TN433带隙基准源广泛应用于各种模拟、数模混合电路设计中，如电源管理芯片、数据转换芯片等等。
一种低温度系数高电源抑制比带隙基准
一种低温度系数高电源抑制比带隙基准奚冬杰;杜士才【摘要】提出了一种基于基极电流补偿的具有低温度系数和高电源抑制比的带隙基准电压源结构,通过消除三极管基极电流对基准输出电压温度系数的影响,有效降低了基准的温漂系数,同时通过自偏置电流镜结构和滤波电容提高了基准在全频段的电源抑制比(PSRR).Cadence中利用TSMC 0.18μm工艺进行的仿真结果表明,在-55～125℃的温度范围内,得到9.1×10-6/℃的温漂系数,低频时的电源抑制比达到-80 dB.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2017(017)012【总页数】4页(P30-33)【关键词】基极电流补偿;低温漂系数;高电源抑制比【作者】奚冬杰;杜士才【作者单位】中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡 214072;中国电子科技集团公司第五十八研究所,江苏无锡 214072【正文语种】中文【中图分类】TN402现代集成电路设计中，电压基准源是一个使用广泛不可或缺的模块[1]。
DC-DC电源电路、数模和模数转换器、数字集成电路以及混合信号集成电路中都需要获得一个不随电源以及温度变化而变化的电压基准源，作为参考电位以实现电路功能。
电压基准源会显著影响整个电路的功耗、速度、效率和性能，因此设计者对其的优化是提高整个系统性能的前提[1～3]。
本文首先介绍了传统电压带隙基准源的理论原理，然后给出其电路图和输出基准电压表达式。
针对其温度系数过大、电源抑制比过低等问题，提出一种具有基极电流补偿的带隙基准结构。
该电路通过在恰当的节点上增加额外的电阻，然后利用其压降来消除三极管基极电流对基准输出电压温度系数的影响。
其次提出一种在不同频率段利用不同方法来改善电路PSRR特性的思路：在中低频时利用自偏置共源共栅电路的高阻抗以及额外的正反馈支路来提高PSRR，在高频时利用滤波电容来提高PSRR。
最终电路在整个频率段内都具有良好的PSRR特性。
高电源抑制比CMOS带隙基准
传统带隙基准源结构
VDD M7 M6 M8
V-
M1
M2
V+ Rz Vout
R1 Cc M3 GND M4 M5
CL
一种典型的两级差分运放结构
增益：
g m2g m5 Av= (g ds2 +g ds4 )(g ds5 +g ds6 )
g m2 带宽： GB= CC -1 零点： Z1 = R ZCC -CC /g m5
大信号瞬态响应曲线
建立时间曲线
集成电路课程设计
高PSRR CMOS带隙基准电压源
指导老师：宁宁 办公室：211楼1009 报告提交：截止2012年1月10日
一、高电源抑制比CMOS带隙基准基本工作原理
带隙基准源最重要的特性就是基准输出电压几乎不随温度的改变而改变。 传统的带隙基准源是利用具有负温度系数的三极管基－射极电压ＶＢＥ和具有 正温度系数的热电压ＶＴ相加，选择适当的系数，从而得到理论上具有零温度 系数的基准电压。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 增益(Gain)、带宽(GBW)、相位裕度(phase margin)、增益 裕度(gain margin)
定义： 开环增益：低频工作时（ƒ< 200HZ），运放开环放大倍数。 增益带宽积：随着频率的上升，A0会开始下降，A0下降到 0dB时的频率即为GBW。 相位裕度：为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB时， 相位的移动应小于180度，一般取余量应大于60度，即相位的移 动应小于120度。 增益裕度：为保证运放稳定性，除相位裕度外，还应保证： 当相位移动达到180度时，增益要小于0dB，一般要有10dB裕量， 即当相位移动达到180度时，增益要小于-10dB。
主要 极点： p1 =- g 输出电阻：
高电源抑制的带隙基准源设计方案
高电源抑制的带隙基准源设计方案本文通过结合LDO 与Brokaw 基准核心，设计出了高PSR 的带隙基准，此带隙基准输出的1.186 V 电压的低频PSR 为-145 dB，最高PSR 为-36 dB，温漂可以达到7.5 ppm，适用于电子镇流器芯片。
本设计还优化了启动部分，使新的带隙基准可以在短时间内顺利启动。
1 电路结构1.1 基准核心目前的基准核心可以有多种实现方案：混合电阻，Buck voltage transfer cell，但是修调复杂，不宜工业化。
本设计采用Brokaw 基准核心，其较易实现高压基准输出，并且其温漂、PSR 及启动特性均较好。
本文采用的改进的Brokaw 基准核心的结构如在电流镜的选取上，采用威尔逊电流镜，精度高，不需外加偏置电路，因此电源抑制比较高。
输出管采用mos 管，对VQC5、VQC1 支路电路影响小。
通过增加MC1，使VQC2 和VQC1 的集电极电位相近，减小误差。
产生的Vref 为4.75 V，在放大电压的同时，PSR、温漂均放大了4 倍，即PSR 升高了12 dB(在随后的仿真波形中可以看到)。
1.2 LDOLDO 在低频时的PSR 主要取决于运放的增益，为此选择折叠共源共栅电路。
此LDO 电路基于文献中的电路修改，如Brokaw 核心本身存在0 状态，VQC5 基极为高电平，VQC2、VQC1 基极为低电平，因此引入如但是，由于本设计采用LDO 供电，而LDO 的参考电压是bg，存在死循环，即bg 低，则LDO 低，所以基准核心的VQC5 无法给VQCS2 提供电流，也就无法提高VQC2 的电压即bg，因此需要外界提供大电流bias-start，使得当LDO 无法启。
一种高PSRR带隙基准电压源的设计
一种高PSRR带隙基准电压源的设计
崔佳旭;李志远;孙艳梅
【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》
【年(卷),期】2022(39)5
【摘要】随着集成电路产业的飞速发展,电子行业对于模拟集成电路的性能提出了更高的要求,如何设计出更高性能的带隙基准引发了许多学者的思考。
在这样的背景下,针对高电源电压抑制比(Power supply voltage rejection ratio,PSRR)带隙基准展开了研究,通过选用共源共栅结构运放和在带隙基准电压源主体电路的输出端添加RC低通滤波器两种设计优化策略来改善电路的PSRR性能。
基于SMIC 0.13μm CMOS工艺,使用Cadence软件进行电路设计与版图验证。
仿真结果表明,温度-40℃~85℃,输出带隙基准电流为5.017μA,输出带隙基准电压为1.21 V,电路的温度系数为6.437 ppm/℃,电源电压抑制比为-90.62 dB,版图面积为8770.06μm~2。
版图通过了DRC与LVS验证,电路后仿真得到的性能与前仿真结果差异不大,可以满足性能要求。
【总页数】7页(P597-603)
【作者】崔佳旭;李志远;孙艳梅
【作者单位】黑龙江大学电子工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN402
【相关文献】
1.低电压、高PSRR的带隙电压基准源
2.一款高PSRR低温度系数的带隙基准电压源的设计
3.一种可快速启动的高PSRR带隙基准源
4.一种可快速启动的高PSRR 带隙基准源
5.一种高PSRR高精度多阶电流补偿带隙基准源
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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。
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第 １ ９卷 第 ７期
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摘 要 ：本 文针 对传 统 基 准 电压 的 低 Ｐ Ｒ 以 及 低 输 出电 压 的 问题 ，通 过 采 用 Ｌ Ｏ 与 带 隙基 准 的 混合 设 计 ，并 且 采 用 Ｓ Ｄ Ｂ Ｄ 工 艺 。 到 了一 种 可 以输 出较 高 参 考 电 压 的 高 Ｐ Ｒ（ 源抑 制 ） 隙基 准 。 此 带 隙 基 准 的 １ ８ 输 出 电压 在 低 Ｃ 得 Ｓ 电 带 ． ６Ｖ １ 频 时 Ｐ Ｒ 为一 ４ Ｂ 在 ０ ｌ Ｈｚ 带 内 ， 高 Ｐ Ｒ 为一 ６ｄ 。在 一 ０ １ ０ ｏ ， ． ６Ｖ基 准 的 温 漂 为 ７５ｐ ｍ ￣ 。 Ｓ １ ５ｄ ． ～ Ｇ 频 最 Ｓ ３ Ｂ ５—５ Ｃ内 １１ ８ ． ｐ／ Ｃ 关 键 词 ：电 源抑 制 ；级联 ；带 隙基 准 ； 压 差 线 性 稳 压 器 ；温度 系数 低 中图 分 类 号 ： Ｎ ３ Ｔ４ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ）７ ０ ６ － ３ ６ ４ ６ ３ （０ １０ — １９ ０
ｆｅ ｅ ｙｒ ｎｇ ｆ０ ＧＨｚ Ｔｈｅ ｔｍｐｅ ａｕｒ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔｏ ｈ １１ ６Ｖ ｓ ７５ｐ ｍ／Ｃ ｎ ｔ ｅ ｒｑｕ ｎｃ ａ ｅ ｏ ￣Ｉ ． ｅ ｒ ｔ ｅ ｃ ｅ ｆ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ．８ ｉ ｉ ． ｐ ￣ ｉ ｈｅ ｔｍｐｅ ａｕｒ ａ ｅ ｏ ｒ ｔ ｅ ｒｎｇ ｆ一５ ０－１ ０￣ ５ Ｃ． Ｋｅ ｏ ｄ ｙ ｗ ｒ ｓ：Ｐ ＳＲ ；ｃ ｓ ｏ ａ ｃ ｄｅ；ｂ ｄ ａ ｅｅ ｅ ｃ ａｎ ｇ ｐ ｒｆ ｒ ｎ ｅ；ＬＤＯ ；ｔｍｐｅ ａｕｒ ｏ ｆｉ ｉｎｔ ｅ ｒ ｔ ｅｃ ｅ ｆｃｅ
电 子 镇 流 器 的 供 电 方 式 为 半 桥 输 出 接 稳 压 管 给 芯 片 供
电 ， 输 出 电 压 为 高 压 正 弦 波 （ ０ １ ０ ｋ ｚ ， 之 芯 片 内数 其 ５ ～ ０ Ｈ ）加
字 部 分 的 干 扰 ， 就 给 芯 片 的 电源 带 来 较 大 的 干 扰 。 因 此 对 这 芯 片 内 基 准 的 中 频 Ｐ Ｒ（ｏ ｅ ｕ ｐｙＲ ｊｃｏ ， 源 抑 制 ） Ｓ Ｐ ｗ ｒＳ ｐｌ ｅ ｔ ｎ 电 ｅｉ 有 较 大 要 求 。本 文 从 此 角 度 在 Ｂｏ ａ 带 隙 基 准 的 基 础 上 进 ｒｋｗ
Ａｂ ｔａ ｔ ｉ ｉｇａ ｔｅｐｏ ｌ ｓｏ ｗ Ｐ Ｒ （ ｏ ｅ ｕ ｐｙＲ ｊｃｉ ） ｎ ｗ ｏ ｔｕ ｖ ｌ ｇ ｆ ａ ｉｏ ａ ｒｆ ｅ ｃ ， ｓｒ ｃ ：Ａ ｍ ｎ ｔ ｈ ｒｂｅ ｆ ｏ Ｓ ｍ ｌ Ｐ ｗ ｒ ｐ ｌ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｌ ｕ ｔ ｏ ａ ｅｏ ｔ ｄｔ ｎ ｌ ｅｅ ｎ ｅ Ｓ ｅ ｏ ｏ ｐ ｔ ａｒ ｉ ｒ
行 改 进 。 用 Ｌ Ｏ 与 基 准 的 级联 设 计 来 增 加 其 Ｐ Ｒ ｌ 。 采 Ｄ Ｓ ｌ】 ＿ ２
１ 电路 结 构
１１ 基 准 核 心 ．
目 前 的 基 准 核 心 可 以 有 多 种 实 现 方 案 ：混 合 电 阻 ［ ３ １ ， Ｂ ｃ ｏ ａ ｅｔ ｎｆｒ ｅ ｌ 但 是 修 调 复 杂 ， 宜 工 业 化 。本 设 ｕ ｋｖ ｌ ｇ ａ ｓ ｌ ｒ ｔ ｒ ｅ ｃ ｌ， ４ 不 计 采 用 Ｂ ｏ ａ 基 准 核 心 ， 较 易 实 现 高 压 基 准 输 出 ． 且 其 ｒｋ ｗ 其 并 温 漂 、Ｓ Ｐ Ｒ及 启 动 特性 均较 好 １ ５ １ 文 采 用 的改 进 的 Ｂ ｏ ａ 基 。本 ｒｋ ｗ