带隙基准
带隙基准psrr推导
带隙基准PSRR推导一、引言在集成电路设计中，带隙基准(或称为参考电压)是一个重要的参数，用于提供稳定的参考电压给其他电路模块。
而PSRR（Power Supply Rejection Ratio）则是衡量电路对电源噪声的抑制能力的指标。
本文将详细探讨带隙基准PSRR的推导方法。
二、带隙基准简介带隙基准是一种基于半导体材料的电压参考源，其具有较高的稳定性和线性度。
它通常由一个差分放大器和一个反馈环路组成，通过对差分放大器的输入电压进行调整，使得输出电压与参考电压保持稳定。
三、PSRR的定义PSRR是指在输入电压发生变化时，输出电压相对于输入电压的变化比例。
在实际应用中，电源噪声是不可避免的，因此高PSRR是带隙基准设计中的重要指标之一。
PSRR的计算方法如下：PSRR = ΔVout / ΔVin其中，ΔVout表示输出电压的变化量，ΔVin表示输入电压的变化量。
四、带隙基准PSRR的推导方法带隙基准的PSRR可以通过差分放大器的增益和反馈环路的特性来推导。
下面将详细介绍推导的步骤：1. 建立差分放大器模型首先，我们需要建立差分放大器的模型。
差分放大器一般由两个晶体管和若干电阻、电容组成。
通过对差分放大器的小信号模型进行分析，可以得到其输入输出关系式。
2. 计算差分放大器的增益根据差分放大器的输入输出关系式，可以计算其增益。
增益的计算通常采用增益公式或者传输函数的方法。
3. 分析反馈环路的特性反馈环路对差分放大器的输出进行反馈，从而稳定输出电压。
通过分析反馈环路的特性，可以得到反馈系数和相位延迟等参数。
4. 推导带隙基准的传输函数将差分放大器的增益和反馈环路的特性结合起来，可以推导出带隙基准的传输函数。
传输函数描述了输入电压和输出电压之间的关系。
5. 计算带隙基准的PSRR根据带隙基准的传输函数，可以计算其PSRR。
PSRR的计算需要考虑输入电压的变化对输出电压的影响。
五、结论带隙基准的PSRR是衡量其抑制电源噪声能力的重要指标。
bandgap带隙基准源电路
bandgap带隙基准源电路Bandgap带隙基准源电路是一种用于产生带隙基准电压的电路，它在模拟电路设计和集成电路设计中具有重要的作用。
带隙基准电压是一种与温度和电源电压无关的直流电压，它可以用于电路的偏置、ADC的基准、温度传感器等。
带隙基准源电路的设计原理是基于硅材料的带隙能量，它的带隙能量为1.12eV，对应于温度为273.15K。
带隙基准源电路的核心思想是将带隙能量转化为直流电压，并通过一定的放大和调节电路，得到温度和电源电压无关的基准电压。
带隙基准源电路的基本结构包括三个部分：偏置电路、带隙电压产生电路和放大电路。
其中，偏置电路用于产生一个与电源电压无关的直流电流，带隙电压产生电路用于将带隙能量转化为直流电压，并且放大电路用于调节带隙基准电压的大小和精度。
偏置电路通常采用一个PNP晶体管和一个电阻组成，PNP晶体管的基极-发射极电压作为偏置电压。
这个偏置电压具有负的温度系数，即随着温度的升高，它的值会减小。
为了使整个电路的温度系数为零，需要将这个偏置电压与一个具有正温度系数的电压进行补偿。
带隙电压产生电路通常采用两个晶体管和电阻组成，其中一个晶体管的基极-发射极电压作为带隙电压，另一个晶体管的基极-发射极电压具有正的温度系数。
通过调节两个晶体管的发射极电流比值，可以得到一个与温度无关的带隙电压。
放大电路用于调节带隙基准电压的大小和精度。
通常采用一个高精度、低噪声的放大器，将带隙基准电压进行放大和调节。
放大器的增益和带宽需要满足一定的要求，以确保带隙基准电压的精度和稳定性。
在实际应用中，带隙基准源电路还需要考虑一些其他的因素，如电源噪声、温度范围、功耗等。
为了实现高精度的带隙基准电压，需要采用一些优化设计方法，如低噪声电源、温度补偿技术、自偏置电路等。
在实际应用中，带隙基准源电路有着广泛的应用。
它可以用于各种类型的模拟电路和数字电路中，如运算放大器、比较器、ADC、DAC、PLL等。
它可以提供高精度的基准电压，帮助这些电路实现高精度、低噪声、稳定的性能。
pnp带隙基准电路
pnp带隙基准电路
摘要：
1.PNP 带隙基准电路的概述
2.PNP 带隙基准电路的工作原理
3.PNP 带隙基准电路的主要应用领域
4.PNP 带隙基准电路的优缺点分析
正文：
一、PNP 带隙基准电路的概述
PNP 带隙基准电路，是一种基于PNP 型晶体管的基准电压源电路。
它在电子电路设计中具有重要的应用价值，能够为电路设计者提供一个稳定的电压参考，以确保电路的稳定性和可靠性。
二、PNP 带隙基准电路的工作原理
PNP 带隙基准电路的工作原理主要基于PNP 晶体管的输出特性。
在正常工作状态下，PNP 晶体管的输出特性接近于线性，这使得它可以被用作电压基准源。
通过调整晶体管的偏置电阻，可以获得所需的基准电压。
三、PNP 带隙基准电路的主要应用领域
PNP 带隙基准电路广泛应用于各种电子设备和电路设计中，如电源电路、放大电路、振荡电路等。
在这些应用中，PNP 带隙基准电路可以提供稳定的电压参考，确保电路的性能和稳定性。
四、PNP 带隙基准电路的优缺点分析
优点：
1.输出电压稳定，精度高；
2.电源抑制能力强，抗干扰性能好；
3.结构简单，制作容易。
缺点：
1.对温度敏感，输出电压随温度变化而变化；
2.动态响应速度较慢，不适合高速电路应用。
总的来说，PNP 带隙基准电路是一种具有较高精度和稳定性的电压基准源，适用于各种电子设备和电路设计。
带隙基准的原理
带隙基准是什么
经典的带隙基准是利用一个与温度成正比的电压与一个与温度成反比的电压之和，二者温度系数相互抵消，实现与温度无关的电压基准，约为1.25V。
因为其基准电压与硅的带隙电压差不多，因而称为带隙基准。
实际上利用的不是带隙电压。
现在有些带隙基准结构输出电压与带隙电压也不一致。
带隙基准的原理
模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。
这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。
产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压或电流。
在大多数应用中，所要求的温度关系采取下面三种形式中的一种：
1）与绝对温度成正比；
2）常数Gm特性，也就是，一些晶体管的跨导保持常数；
3）与温度无关。
要实现基准电压源所需解决的主要问题是如何提高其温度抑制与电源抑制，即如何实现与温度有确定关系且与电源基本无关的结构。
由于在现实中半导体几乎没有与温度无关的参数，因此只有找到一些具有正温度系数和负温度系数的参数，通过合适的组合，可以得到与温度无关的量，且这些参数与电源无关。
结束。
带隙基准 运放 正负端 变换
《带隙基准、运放和正负端变换的深度探讨》一、引言带隙基准、运放和正负端变换，这三个概念在电子工程领域中扮演着非常重要的角色。
它们分别代表着电路设计中的基准稳定性、信号放大和信号正负极性的转换，是电路设计中不可或缺的部分。
在本文中，我们将深入探讨这三个概念，逐步解读它们的核心原理和应用场景，为读者呈现一个全面的图景。
二、带隙基准的作用和原理1. 什么是带隙基准带隙基准是一种电路设计中常用的基准电压源，它能够提供一个稳定的电压，用于参考其他电路元件的工作电压。
带隙基准的特点是具有高稳定性和低温漂移，因此在精密电路设计中得到广泛应用。
2. 带隙基准的原理带隙基准的原理基于半导体材料的能带结构，在适当的电路设计下，通过带隙参考电路可以实现对稳定电压的产生。
带隙基准的稳定性很大程度上取决于半导体材料的特性，因此在设计中需要高度关注材料的选取和电路的稳定性设计。
三、运放的功用和特点1. 运放的作用运放是一种广泛用于信号放大和处理的电子元件，它能够将输入信号进行放大，并输出到其他电路中。
在电子系统中，运放通常用于放大微弱的传感器信号，使其能够被后续电路准确地处理。
2. 运放的特点运放具有高输入阻抗、低输出阻抗和大增益的特点，因此可以实现对输入信号的高精度放大。
运放还具有良好的温度稳定性和线性性，使其成为电子设计中不可或缺的部分。
四、正负端变换电路的设计和应用1. 正负端变换电路的设计原理正负端变换电路是一种将信号的正负极性进行转换的电路，通常用于需要反向输入信号的场合。
正负端变换电路的设计原理涉及到运算放大器的应用，通过适当的反相和非反相输入，可以实现信号的正负端变换。
2. 正负端变换电路的应用场景正负端变换电路在实际电路设计中有着广泛的应用场景，例如在测量电路中，当需要对输入信号的极性进行转换时，就可以使用正负端变换电路。
在自动控制系统和信号处理系统中，正负端变换电路也扮演着非常重要的角色。
五、总结与展望本文从带隙基准、运放和正负端变换三个方面对电路设计中的重要概念进行了深入探讨。
基准电压源与带隙基准电压源
基准电压源与带隙基准电压源
1、什么是基准电压源？
基准电压源是一种用作电压标准的高稳定度电压源。
目前，它已被广泛用于各种开关稳压器和开关电源中，它也是人们在电子仪器和精密测量系统中长期追求的一种理想器件。
传统的基准电压源是基于稳压管或晶体管的原理而制成的，其电压温漂为mV/℃级，电压温度系数高达10-3/℃～10-4/℃，无法满足现代电子测量之需要。
随着带隙基准电压源的问世，才使上述愿望变为现实。
2、什么是带隙基准电压源？
所谓能带间隙是指硅半导体材料在0K温度下的带隙电压，其数值约为1.205V，用Ug0表示。
带隙基准电压源的基本原理是利用电阻压降的正温漂去补偿晶体管发射结正向压降的负温漂，从而实现了零温漂。
由于未采用工作在反向击穿状态下的稳压管，因此噪声电压极低。
目前生产的基准电压源大多为带隙基准电压源。
带隙基准电压源的简化电路如图1-1-3所示。
基准电压源的表达式为
图1-1-3带隙基准电压源的简化电路
式中k——玻耳兹曼常数；
q——电子电量；
T——热力学温度。
其电压温度系数
式中，右边的第一项为负数（d UBE/d T≈-2.1mV/℃），第二项为正数。
因此只要选择适当的电阻比，使两项之和等于零，即可实现零温漂。
其条件是
式中，UBE0是常温T0下的UBE值。
这表明从理论上讲，基准电压与温度变化无关。
实际上由于受基极电流IB等因素的影响，UREF 只能接近于零温漂。
带隙基准电压源与普通稳压管的性能比较见表1-1-3。
带隙基准的原理和应用
带隙基准的原理和应用1. 带隙基准的概念带隙基准是指能源禁带（带隙）的能量差作为基准来描述其他能级的能量。
在固体物理学和半导体器件工程中，带隙基准是一个重要的概念。
在材料科学和电子学领域，带隙基准的理解和应用对于开发新材料和设计新型器件具有重要意义。
2. 带隙基准的原理带隙是固体材料中电子能级的能带结构中出现的能量差。
在绝缘体和半导体中，带隙是由原子之间的相互作用和晶格结构所决定的。
带隙基准的原理可以通过能带理论来解释，即根据固体结构和电子行为来描述材料的能量级。
根据能带理论，材料中的电子分为价带和导带。
在绝缘体中，带隙较大，导带与价带之间没有电子，因此电子无法在绝缘体中自由移动。
而在导电材料中，带隙较小，导带和价带之间有部分电子，因此电子可以在导电材料中自由移动。
带隙基准的原理是通过确定材料中带隙的大小来描述其他能级的能量。
带隙越大，材料的导电性越差，绝缘性越好。
带隙越小，材料的导电性越好，半导体性质越明显。
3. 带隙基准的应用带隙基准在材料科学和半导体器件工程中具有广泛的应用。
以下列举几个应用案例：•化学材料设计：通过带隙基准可以预测一种化学材料的导电性和光学性质，进而引导新材料的设计和合成。
例如，在太阳能电池的设计中，通过调整材料的带隙大小可以提高光电转换效率。
•半导体器件制造：在半导体器件的设计和制造过程中，带隙基准起到了关键的作用。
带隙基准可以帮助工程师确定材料的导电性和电子特性，从而指导半导体器件的设计和性能优化。
例如，在集成电路中，带隙基准可以帮助确定材料的选择和布局。
•能源存储与转换：带隙基准在能源存储和转换领域也有重要的应用。
通过带隙基准，可以预测材料在光伏、光催化和电池等能源转换过程中的效率和稳定性。
例如，在锂离子电池的设计中，带隙基准可以帮助选择合适的正负极材料，以提高电池的容量和循环寿命。
•电子行为研究：带隙基准也可以用于研究材料中的电子行为。
通过带隙基准，可以了解材料中的电子结构和激发态，进而研究材料的输运性质和光学性质。
(拉扎维)第十一章带隙基准(模拟cmos集成电路设计)
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 VBE 2 VT ln
nI0 I VT ln 0 VT ln n I S1 IS2
VBE k ln n T q
Bandgap Ref Ch. 11 # 11
华大微电子：模拟集成电路原理
实例分析
Bandgap Ref Ch. 11 # 28
华大微电子：模拟集成电路原理
实例分析
Bandgap R11 # 4
华大微电子：模拟集成电路原理
本讲内容 • • • • • • 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：模拟集成电路原理
与电源无关的偏置
如何产生IREF？
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
Eg VBE 4 mVT E g q VBE VT I C V ln 4 m T 2 VT T T IS T kT T
当VBE＝750mV，T＝300K，为－1.5mV/K
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
华大微电子：模拟集成电路原理
本讲内容 • • • • • • 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
华大微电子：模拟集成电路原理
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Key words: Bandgap Reference; Layout; Power Supply Rejection Ratio; Temperature Coefficient
III
目
第1章 1.1
录
绪论············································································ 1 带隙基准源概述······························································1 1.1.1 1.1.2 带隙基准源的研究现状········································· 1 研究目的及意义···········································设计········································· 17 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 设计指标·························································· 17 带隙基准源架构·················································17 核心电路设计···················································· 20 运放设计·························································· 22 偏置电路设计···················································· 23
4.3
本章小结····································································· 33
结论························································································ 34 致谢························································································ 35 参考文献·················································································· 36
10/100M 以太网收发器带隙基准源设计
摘要： 带隙基准源是当代模拟集成电路极为重要的组成部分， 广泛应用于收发器、 数模转换器、模数转换器、数模混合集成电路、线性稳压器、高精度比较器、随机存 取存储器、 闪存等， 是其中不可或缺的重要单元， 其性能直接影响到整个系统的性能。 本文首先介绍了 CMOS 带隙基准源的研究现状和选题背景及意义。分别采用集 成芯片 MC1403 和 TL431 设计了基于基本电子电路的带隙基准，在模拟仿真软件 Multisim 13.0 下仿真原理图，输出电压达到 1.25V±1%。设计了基于标准 CMOS 工艺 的带隙基准电压源，包括核心电路、运算放大器和偏置电路的设计。在 5V 电源电压 下，基于中芯国际 0.35μm CMOS 2P3M 工艺，利用 Spectre 仿真器对带隙基准电压源 电路进行模拟仿真，最终得到电源电压抑制比（PSRR）大于 70dB，温度系数（TC） 小于 10ppm/°C，基准输出电压 1.25V±0.3%。最后利用 Cadence Virtuoso 设计工具， 对电路进行版图设计，并通过验证。
本章小结····································································· 27 带隙基准版图设计·························································· 28 版图设计考虑因素························································· 28 4.1.1 4.1.2 4.1.3 匹配性考虑······················································· 28 抗干扰性考虑···················································· 29 失效机制的考虑·················································29
2.3 2.4 2.5
带隙基准的产生······························································8 带隙基准的性能指标························································8 几种传统带隙基准结构··················································· 10 2.5.1 2.5.2 2.5.3 Widlar 带隙基准源·············································· 10 Brokaw 带隙基准源·············································11 CMOS 带隙基准·················································12
关键词：带隙基准； 版图； 温度系数； 电源电压抑制比
II
Design of 10/100M Ethernet transceiver bandgap reference source
Abstract: Bandgap reference source are an essential part of modern analog integrated circuit, and widely used in the transceiver, DAC, ADC, SOC, LDO, precision comparator, RAM， FLASH. It is one of indispensable important unit.Its performance directly affects the performance of the whole system. In this paper, first introduces the research actuality of CMOS bandgap reference source and the selected topic background and significance. Respectively using integrated chip MC1403 and TL431 basic electronic circuit design based on the bandgap of the benchmark, under the simulation software Multisim 13.0 simulation schematic diagram, the output voltage of 1.25V±1%. Based on standard CMOS bandgap voltage reference source, including core circuit, operational amplifier, and the design of the bias circuit. Under the 5 V power supply voltage, based on the SMIC 0.35μm CMOS 2P3M process, using the Spectre simulator was carried out on the bandgap voltage reference source circuit simulation, finally get the Power Supply Rejection Ratio (PSRR) is greater than 70dB, Temperature Coefficient (TC) is less than 10ppm/°C, benchmark output voltage of 1.25V±0.3%. Finally using Cadence Virtuoso design tool, design of circuit layout and through the validation.
1.2 第2章 2.1 2.2
论文主要工作和结构························································3 带隙基准基本原理··························································· 5 与电源无关的偏置···························································5 与温度无关的基准···························································5 2.2.1 2.2.2 负温度系数电压·················································· 6 正温度系数电压·················································· 7
IV
3.2.6 3.2.7 3.3 第4章 4.1
整体电路实现···················································· 23 仿真分析·························································· 25