一种带2阶补偿的高精度带隙基准源
最新—高精度cmos带隙基准源的
—高精度c m o s带隙基准源的摘要基准电压源是模拟电路设计中广泛采用的一个关键的基本模块。
所谓基准电压源就是能提供高稳定度基准量的电源，这种基准源与电源、工艺参数和温度的关系很小，但是它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。
本文的目的便是设计一种高精度的CMOS带隙基准电压源。
本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状及趋势。
然后详细介绍了带隙基准电压源的基本结构及基本原理，并对不同的带隙基准源结构进行了比较。
接着对如何提高带隙基准的电源抑制比以及带隙基准电压源的温度补偿原理进行了分析，还总结了目前提高带隙基准电压源温度特性的各种方法。
在此基础上运用曲率校正、内部负反馈电路、RC滤波器、快速启动电路，设计出了具有良好的温度特性和高电源抑制比的带隙基准电压源电路。
最后应用HSPICE仿真工具对本文中设计的带隙基准电压源电路进行了完整模拟仿真并分析了结果。
模拟和仿真结果表明，电路实现了良好的温度特性和高电源抑制比，0℃～100℃温度范围内，基准电压温度系数大约为11.2ppm/℃，在1Hz到10MHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)可达到-80dB，启动时间为700s 。
关键词: 带隙基准电压源；温度系数；电源抑制比；AbstractVoltage reference is the vital basic module which is widely adopted in analog circuits. It can supply a voltage with high stability. The power supply, technics parameter rand temperature has lesser effete to this voltage. Its temperature stability and antinoise capability influence the precision and performance of the whole system. The purpose of this article is to design a high precision CMOS bandgap voltage reference.In this article, the present situation and developmental trend of voltage reference studies both at home and abroad are presented. The structure and principle of voltage reference are analyzed in detail, and then the different structures of bandgap voltage reference are compared. By analyzing the power supply rejection ratio (PSRR) and the principle of temperature compensation, the method of improving the temperature characteristic is summarized. The design of a bandgap voltage reference circuit with high power supply rejection ratio and good temperature characteristic is completed by applying curvature emendation, inside negative feedback technology, RC filter and fast start-up circuit. At last, the circuits have been simulated with HSPICE simulation tools.The simulation results show that，the circuit with good temperature characteristic and high power supply rejection ratio, and at the temperature range of 0℃ to 100℃, the temperature coefficient(TC) is about 11.2ppm/℃. In the frequency range of 1Hz to 10MHz, the average power supply rejection ratio is more than -80dB and it has a turn-on time less than 700s .Key Words: bandgap voltage reference; temperature coefficient; power supply rejection ratio;目录摘要 (I)Abstract....................................................... I I 1.绪论 (1)1.1 国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2 课题研究的目的意义 (2)1.3 本文的主要内容 (2)2. 基准电压源的原理与电路 (3)2.1 基准电压源的结构 (3)2.1.1直接采用电阻和管分压的基准电压源 (3)2.1.2有源器件与电阻串联组成的基准电压源 (4)2.1.3带隙基准电压源 (6)2.2 带隙基准电压源的基本原理 (6)2.2.1与绝对温度成正比的电压 (7)2.2.2负温度系数电压V BE (7)2.3 带隙基准源的几种结构 (8)2.4 V BE的温度特性 (11)2.5 带隙基准源的曲率校正方法 (13)2.5.1线性补偿 (13)2.5.2高阶补偿 (13)本章小结 (17)3. 高精度CMOS带隙基准源的电路设计与仿真 (18)3.1 高精度CMOS带隙基准电压源设计思路 (18)3.2 核心电路 (19)3.3 提高电源抑制比电路 (20)3.3.1负反馈回路 (21)3.3.2 RC滤波器 (22)3.4 快速启动电路及快速启动电路的控制电路 (23)3.4.1快速启动电路的控制电路 (23)3.4.2快速启动电路 (24)3.5 CMOS带隙基准电压源的温度补偿原理 (24)3.6 高精度CMOS带隙基准电压源的电路仿真 (27)3.6.1仿真工具的介绍 (27)3.6.2核心电路的仿真结果 (27)3.6.3电源抑制比电路的仿真结果 (28)3.6.4快速启动电路的仿真结果 (28)3.6.5整体电路的仿真结果 (29)本章小结 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)1.绪论基准电压源(Reference V oltage)是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定度的参考电压源。
一种低功耗高精度带隙基准的设计
一种低功耗高精度带隙基准的设计
李睿;冯全源
【期刊名称】《电子技术应用》
【年(卷),期】2015(041)003
【摘要】基于UMC 0.25 μm BCD工艺,在传统带隙基准结构的基础上,设计了一种具有低功耗、高精度的基准,同时利用NMOS管工作在亚阈值区域时漏电流和栅极电压的指数特性,对基准温度特性曲线进行二阶补偿.仿真结果表明,电源电压5V 时,静态电流功耗为3.16 μA;电源电压2.5V～5.5V,基准电压变化53 μV;温度在-40℃～130℃内,电路的温度系数为0.86×10-6/℃;三种工艺角下,低频时电路电源抑制比都小于-95 dB.
【总页数】4页(P51-54)
【作者】李睿;冯全源
【作者单位】西南交通大学微电子研究所,四川成都611756;西南交通大学微电子研究所,四川成都611756
【正文语种】中文
【中图分类】TN433
【相关文献】
1.一种低功耗带隙基准电压源的设计 [J], 胡成煜;顾益俊;李富华
2.一种新型低功耗电流模式CMOS带隙基准设计 [J], 肖丹;吴婷茜
3.一种嵌入式低功耗高精度带隙基准的设计 [J], 张春茗;邵志标;周栋
4.高精度、低功耗带隙基准源及其电流源设计 [J], 杨宁;史仪凯;袁小庆;庞明
5.高精度低功耗快速启动带隙基准电路设计 [J], 雷铭;张涛;李思臻;邹雪城因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种新型高精度CMOS带隙基准源的设计
一种新型高精度CMOS带隙基准源的设计摘要:提出一种标准CMOS工艺结构的低压、低功耗电压基准源,工作电压为5～10 V。
利用饱和态MOS管的等效电阻特性,对PTAT基准电流进行动态电流反馈补偿,设计了一种输出电压为1.3 V的带隙基准电路。
使输出基准电压温度系数在-25～+120 ℃范围的温度系数为7.427 ppm/℃,在27 ℃时电源电压抑制比达82 dB。
该基准源的芯片版图面积为0.022 mm2,适用于低压差线性稳压器等领域。
关键词:带隙基准源; 温度系数; 动态反馈补偿; CMOS 中图分类号:TN710 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)14-0007-03Design of a Novel CMOS Band-gap V oltage Reference with High PrecisionNIU Zong-chao, YANG Fa-shun, DING Zhao, WANGJi-shi, MA Kui, ZHANG Zheng-ping(College of Science,Guizhou University, Guiyang 550025, China)Abstract: A low-voltage low-power consumption reference source with standard CMOS technology is studied, whose operating voltage is 5~10V. The dynamic current feedbackcompensation is performed with equivalent resistance characteristic of saturated MOS for the PTAT current, and a band-gap reference circuit with output voltage of 1.3V is designed. The output reference voltage temperature coefficient of 7.427in -25~ 120 ℃, a PSRR up to 88dB at 27 ℃, the occupied chip area is 0.022.It is fit for the field of low dropout regulator and so on.Keywords: band-gap reference; temperature coefficient; dynamic feedback compensation; CMOS0 引言模拟电路中广泛地包含电压基准(reference voltage)和电流基准(current reference)。
一种高精度无运算放大器带隙基准源
关键 词 ： Ｂ Ｃ Ｄ ； 带隙基准源； 无运算放大器； 二阶补偿
Ｔ ｈ ｅ ＰＳ ＲＲ ｉ ｓ一 ７ ４ ｄ Ｂ ａ ｔ １ ｋ Ｈｚ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ａ ｓ ｌ ｏ ｗ ａ ｓ ２ ． ５ ７ ｘ１ ０ 一 ／ ｃ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ － ４ ０ ｃ ｃ ｔ ｏ １ ０ ０℃ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｂ ＣＤ； ｂ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｐ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ； ｏ ｐ — ａ ｍｐ ｓ — ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｅ ｄ； ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ ｄ
中图分 类号 ： ０ ０ ５ － ９ ４ ９ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ３ － ０ ５ ３ ８ － ０ ５
带 隙基准 源 是集 成 电路 的重 要 单 元模 块 ， 是 许 多模 拟 和 混 合 电路 系 统 的 基 本 组 成 部 分 ｊ 。高 性 能 的数据 转换 器 、 电源 管理 和无 线 接 收机 等 电路 系
ＺＨＵ Ｔ ｉ ｅ ｚ ｈｕ， ＺＨＡＮＧ Ｍｉ ｎ ｇ ｘ ｉ ｎ ｇ， ＷＡＮＧ Ｌｉ ａ ｎ ｇｋ ｕ ｎ， ＭＡ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ２ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
一种应用于ADC带曲率补偿的高精度带隙基准源
一种应用于ADC带曲率补偿的高精度带隙基准源朱晓宇;居水荣【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】设计了一种应用于工作电压为1.8 V的流水型模数转换器（ADC）的带隙基准源。
与传统电流模式带隙基准源不同，该带隙基准源采用曲率补偿技术，降低了温度系数，提高了精度。
分析提高电源抑制比的方法，设计低压共源共栅电流镜偏置的折叠式共源共栅运放，提高了带隙基准源的电源抑制比。
采用CSMC0.18μm CMOS工艺，获得了900 mV的带隙基准， Spectre仿真结果表明，带隙基准源正常启动，在-40~125℃温度范围内温度系数低至3 ppm/℃，低频时的电源抑制比达89 dB。
%A high⁃accuracy bandgap reference source used for curvature compensation of 1.8 V pipeline ADC was designed. Differentfrom traditional current⁃mode bandgap reference source,the curvature compensation technology was adopted in this bandgap reference source,which reduced low temperature coefficient and improved precision. The methods to improve PSRR are analyzed in this paper. A folded cascode amplifier with the bias of high⁃swing cascode current mirrors was designed,which im⁃proved PSRR of bandgap reference source. Based onthe CSMC 0.18 μm CMOS process,the bandgap reference gains an output voltage of 900 mV. Simulation results indicate that the circuit can start up normally,the temperature coefficient is 3 ppm/℃ be⁃tween -40 ℃ and 125 ℃ and the PSRR is 89 dB at low frequency.【总页数】4页(P128-131)【作者】朱晓宇;居水荣【作者单位】江南大学物联网工程学院，江苏无锡 214122;江南大学物联网工程学院，江苏无锡 214122; 江苏信息职业技术学院，江苏无锡 214153【正文语种】中文【中图分类】TN432-34【相关文献】1.一种曲率补偿的高精度带隙基准源设计 [J], 吕江萍;胡巧云2.一种带曲率补偿的低温度系数带隙电压基准源 [J], 周一川;杨维明;蒋师;刘雪3.一种带曲率补偿的高精度带隙电压基准源 [J], 蒋师;杨维明;周一川;邹静4.一种高精度二阶曲率补偿带隙基准源设计 [J], 罗治民;刘伯权;郭佳佳5.一种新型的分段曲率补偿带隙基准源设计 [J], 孙帆; 黄海波; 卢军; 陈宇峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种高精度带隙基准电压源
Q1的集电极电流与温度负相关，α
为式（4）。
因此，得到流过 R3 的电流 I
R3
线性补偿的输出电压为式（5）
此时，经过 V
EB
所示。
图 1（c）低温区域补偿电路是 2 个相同的补是温度为 0 K 时硅的带隙电压，
式中，V
G0
表示参考温度，η是与工艺有关的常数，
郭涛，重庆邮电大学光电工程学院，研究方向：集成电路设计。
Research and Design 研究与设计
电流通过电阻 R6 产生的电压对带隙基准电压 进行补偿。
同理，图 1（d）高温区域补偿也是通过对正负温度系数电流进行叠加后在高温区域输出正温度系数的电流，通过电流镜传输到 R6，对带隙基准电压源进行高温区域的补偿。
（7）综上，可得到 V
REF
为式（8）。
（8）由式（8）可知，通过公式和仿真工具调整电阻 R1～R6 的大小以及参数 A1～B2 的大小，得到补偿源抑制比仿真曲线，仿真结果显示，在低频处带隙基准电压源的电源抑制比为 -58.26 dB。
4 结语
本文采用分段线性补偿和 V
BE
线性化补偿结合的方式设计了一种带隙基准电压源，通过仿真结果显示该带隙基准电压源性能非常好，能够适用于高精度电路。
参考文献
[1] 周志兴,来强涛,姜宇,郭江飞,王成龙,陈腾,郭
桂良.一种高电源抑制比带隙基准源[J].微电
子学与计算机,2019,36(05):1-4+9.
[2] 王永泽.基于V线性化与分段补偿技术的带隙基
图 2 .温度特性仿真曲线
图 1 高精度带隙基准电压源图 3 电源抑制比仿真曲线。