采用分段曲率补偿的新型带隙基准电压源设计

设计了一种利用MOS晶体管产生正负温度系数电流的新型带隙基准电压源,并采用分段曲率补偿技术,从而降低基准电压的温度系数,同时增加工作温度范围.该电路使用TSMC 0.6 um标准CMOS工艺进行设计,Spectre仿真结果表明,电源电压为1.5 V,温度范围为-15~95℃时,温度系数为107 ppm/℃,采用分段曲率补偿后,温度系数降为4.28 ppm/℃.     

高阶曲率补偿电流模式的CMOS带隙基准源

为获得一个稳定而精确的基准电压,提出了一种适用于低电源电压下高阶曲率补偿的电流模式带隙基准源电路,通过在传统带隙基准源结构上增加一个电流支路,实现了高阶曲率补偿。该电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺,经过Spectre仿真验证,输出电压为800mV,在-40～85℃温度范围内温度系数达到3×10^-6℃^-1,电源抑制比在10kHz频率时可达-60dB,在较低电源电压为1．7V时电路可以正常启动,补偿改进后的电路性能较传统结构有很大提高．     

一种三阶曲率补偿带隙基准电压源的设计

在传统电流求和模式带隙基准电压源的基础上进行改进，设计了一种简单的三阶曲率补偿带隙基准电压源。该基准源由启动电路、低压高增益两级运算放大器、基准核心电路和高阶曲率补偿电路组成。在低温段，通过PMOS管进行二阶补偿；在高温段，通过PTAT2电流进行三阶补偿。基于CSMC 0．35μm CMOS工艺，采用Cadence软件对设计电路进行仿真分析。结果表明，在－40～125℃温度范围内，5 V电源电压下，基准源输出电压为1．226V，输出电压变化范围为0．51mV，基准源的温度系数为2．5×10－6／℃，低频时的电源抑制比为－67 dB。     

一种高精度分段曲率补偿带隙基准电压源

基于0.6μm BICMOS(双极型互补金属氧化物半导体)工艺设计了一种具有分段曲率补偿的高精度带隙基准电压源.对该分段曲率补偿电路产生不同温度区间的正温度系数电流进行补偿,且所需的补偿支路可根据实际电路要求进行设定.基准核心电路采用无运算放大器结构,形成负反馈环路稳定输出电压.同时设计了预校准电路,提高了电源抑制比.利用cadence工具仿真结果表明,在-40～125℃范围内基准电压的温度系数仅为0.3×10-6/℃,电源抑制比达到-104dB.     

一种低温度系数高阶补偿基准电压电路设计

基准电压对模拟系统的性能与精度有着至关重要的影响.一般的曲率补偿仅能消除与温度相关的二阶项,难以满足某些电路对高精度的要求.现有的电路存在温度系数较高的问题,亟须对更高阶进行补偿.本文提出了一种新的高阶曲率补偿方法,通过利用CMOS晶体管亚阈值特性设计,成功实现了一种低温度系数电压基准电路.该方法首先利用两个不同温度系数的电流流过相同的亚阈值区CMOS晶体管,产生两个具有不同温度特性的栅源电压.然后,通过对这两个不同温度特性的栅源电压进行相减,产生对数电压,并与一阶补偿电压进行加权叠加,从而实现高阶补偿.为了提高电源抑制比（PSRR）,该电路采用了高增益负反馈回路,避免了传统电压基准电路中放大器的使用,进一步地降低了功耗.本设计基于0.18 μm CMOS工艺,在Cadence软件下完成电路设计、版图设计与仿真验证.仿真结果显示,该电路正常工作电压范围为1.6~3 V,在2 V的工作电压下,基准电压输出295 mV,在-45~125 ℃范围内温度系数为1.26 ppm/℃,PSRR为51.1 dB@1 kHz,最大静态电流为8.9 μA.结果表明,该基准电压电路能够满足高精度集成电路系统的需求.     

一种带分段曲率补偿的高电源抑制比的带隙基准电压源

围绕降低温漂、提高电源抑制比的目标,设计一种带有分段曲率补偿并且具有较好的电源抑制比性能的带隙基准电路.设计带隙基准电路,优化传统的电流求和结构,采用共源共栅结构作为电流源以提高电源抑制比.设计温度补偿电路,改善带隙基准的温度系数.设计采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,1.8 V电压供电,输出的基准电压为900 mV,在温度为-45 125℃范围内,仿真显示,温度系数为2.3×10~(-6)/℃,在低频时电源抑制比可以达到-86 dB,电路性能参数满足预期要求.     

一种指数补偿带隙基准源的设计

设计了一种指数型曲线补偿的带隙基准源电路.利用Bipolar管的电流增益随温度呈指数型变化的特性,有效地对基准源进行指数型温度补偿.电路具有较低的温度系数,并且结构简单;利用深度负反馈的方法,可有效地抑制电源电压变化给带隙基准源所带来的影响,提高了电源抑制比;为了加大电路的带负载能力,该电路增加了输出缓冲级.用spectre工具对其进行仿真,结果显示在-40 ℃～85 ℃的温度范围内,电路具有12×10-6/℃的低温度系数;当电源电压在4.5 V到5.5 V之间变化时,基准源电压的变化量低于85 μV.电路采用0.6 μm BICMOS工艺实现.     

一种高精度的 CMOS 电流基准

设计了一种高精度的电流基准电路.电路采用正温度系数和负温度系数的电流并联相加,并考虑了电阻的温度系数,得到与温度无关的基准电流源.说明了核电流基准的工作原理,并给出设计公式和误差分析.电路采用0.6 μm CMOS 工艺实现,仿真结果表明,在3 V的电压下,电路的耗电电流为105 μA,在温度-40～120℃范围内,输出电流为5 μA,温度漂移为72 ppm/℃.     

一种高阶曲率补偿的带隙电压基准

设计了一种高阶曲率补偿的带隙电压基准.基于一阶曲率补偿的带隙电压基准,利用三极管基极发射极电压VBE与温度T的非线性关系,将温度特性为k1T k2TlnT的电压与一阶曲率补偿后的带隙电压相加.运用Cadence工具、TSMC 0.35 μm工艺和器件模型进行了仿真,工作电压为3 V,在-50～150 ℃宽温度范围内,一阶曲率补偿带隙电压基准的温度系数为 13 ppm/℃,而运用高阶曲率补偿后带隙电压基准的温度系数减少到 3.1 ppm/℃.     

3.53×10-6m/℃非带隙VT/Vth互补偿CMOS电压基准

提出了一种基于阈值电压Vth与热电压VT相互补偿的新型非带隙CMOS电压基准源.采用一种新型电路结构提取正比于Vth的电流,通过自偏置电流镜结构获得正比于两个三极管VBE之差的电流输出,两者在公共电阻上的线性叠加,实现Vth与VT的相互补偿.基于3.3 V电源电压0.35 μm标准CMOS工艺模型在Cadance Spectre仿真环境下对电路进行模拟验证,获得以下结果输出基准电压为716.828 mV,在-55℃～+125℃范围内,其温度系数为3.53×10-6m/℃;VDD在2.7 V～4 V之间变化时,输出电压变化率为1.346%.