低电压、低功耗CMOS基准电压源的设计

为了有效降低模拟集成电路的功耗,提高工艺兼容性,文中提出了一种全CMOS结构的低电压、低功耗基准电压源的设计方法.该方法基于工作在亚阈值区的MOS管,利用PTAT电流源与微功耗运算放大器构成负反馈系统以提高电源电压抑制比.仿真结果表明:在1.0V的电源电压下,输出基准电压为609.mV,温度系数为46×10-6/K,静态工作电流仅为1.23μA;在1.0～5.0V的电源电压变化范围内,电压灵敏度为130μV/V,低频电源电压抑制比为74.0dB.由于使用了无寄生双极型晶体管的全CMOS结构,该电路具有良好的CMOS工艺兼容性.     

无源标签中的全MOS电压基准源

为了解决传统基准源功耗和版图面积较大而无法适用于超高频射频识别技术中无源标签的设计,设计一无运放、全MOSFETs(metal oxide field-effect transistor)构成的低压低功耗基准电压源。提出的全MOS结构的基准核心电路,有良好的温度特性;加入了预稳压电路而摒弃传统的运放设计,提高电源抑制比。仿真结果表明,在1.5 V典型供电电压下,输出的基准电压为619 m V,静态功耗为1.8μW;1.5~5 V基准电压变化22μV,线性调整率为4.9μV/V;低频时电源抑制比高达-102 d B;-20~120°的温度系数为6.2×10~(-6)/℃。该设计尤其适用于要求低成本、低功耗的超高频射频识别标签芯片。     

基于数字修调技术带隙基准电压源的设计

带隙基准电压源在同一工艺的不同工艺角下,基准源的输出电压会有很大的变化.为了减少工艺角变化的影响,引入数字修调技术,对影响带隙输出基准电压的电阻阻值进行修调,以保证不同工艺角下的电压基准值可以通过修调调回理想值.基于华虹NEC 0.35μm BCD工艺的仿真结果表明,修调后的带隙基准源在-40℃~85℃范围内,各工艺角下基准电压的温度系数均小于6 ppm/℃.     

一种超低功耗的低电压全金属氧化物半导体基准电压源

针对传统带隙基准电源电压高、功耗高和面积大的问题,提出了一种超低功耗的低电压全金属氧化物半导体(MOS)基准电压源。该基准源通过电压钳制使MOS管工作在深亚阈值区,利用亚阈值区MOS管的阈值电压差补偿热电势的温度特性,同时采用负反馈提高了电压源的线性度与电源抑制比。整个电压源电路采用SMIC 0.18μm互补金属氧化物半导体工艺设计,仿真结果表明:基准电压源的电源电压范围可达0.5~3.3V,线性调整率为0.428%V-1,功耗最低仅为0.41nW;在1.8V电源电压、-40~125℃温度范围内,温度系数为4.53×10-6℃-1,输出电压为230mV;1kHz下电源抑制比为-60dB,芯片版图面积为625μm2。该基准电压源可满足植入式医疗、可穿戴设备和物联网等系统对芯片的低压低功耗要求。     

低功耗双带隙结构的CMOS带隙基准源

随着片上系统的发展,带隙基准源精度和功耗的要求也越来越高.目前的高阶温度补偿方法在工艺兼容、设计复杂度和功耗上还存在一定的局限性.本文推导了一个新颖的电流模带隙基准电路在饱和区工作时的温度特性,并结合双带隙结构在输出支路上采用电流比例相减的方式实现有效的曲率补偿,从而实现了一个新颖的双带隙结构CMOS带隙基准源.在GSMC 0.18μm工艺下,设计的CMOS带隙基准源版图面积为0.066mm~2.蒙特卡罗后仿真的结果表明,在-40~125℃温度范围内平均温度系数为14.27ppm/℃;在27℃时基准电压平均值为1.201V,标准偏差变化仅为33.813mV(2.82%);在3.3V工作电压下,静态电流平均为9.865μA,电源抑制为-37.21dB.本文设计的带隙基准源具有高精度、低功耗、结构简单的特点,是片上系统的良好选择.     

一种新颖的高电源抑制带隙基准源电路设计

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 m V/V;5 V电源电压下,低频时电源电压抑制比为130 d B,在100 k Hz时也能高达65 d B。电路整体功耗为0.065 m W,版图面积为63μm×72μm。     

低功耗高电源抑制比CMOS带隙基准源设计

基于Ahujia基准电压发生器设计了低功耗、高电源抑制比CMOS基准电压发生器电路.其设计特点是采用了共源共栅电流镜,运放的输出作为驱动的同时还作为自身的偏置电路;其次是采用了带隙温度补偿技术.使用CSMC标准0.6μm双层多晶硅n-well CMOS工艺混频信号模型,利用Cadence的Spectre工具对其仿真,结果显示,当温度和电源电压变化范围为-50-150℃和4.5-5.5 V时,输出基准电压变化小于1.6 mV(6.2×10-6/℃)和0.13 mV;低频电源抑制比达到75 dB.电路在5 V电源电压下工作电流小于10 μA.该电路适用于对功耗要求低、稳定度要求高的集成温度传感器电路中.     

一种低电压、低功耗CMOS基准电压源的设计

本文设计了一种低电压、低功耗、高电源抑制比CMOS基准电压源。该电路基于工作在亚阈值区的MOS管,利用PTAT电流源与微功耗运算放大器构成负反馈系统以提高电源电压抑制比。SPICE仿真显示,在1V的电源电压下,输出基准电压为609mV,温度系数为72ppm/℃,静态工作电流仅为1.23μA。在1-5V的电源电压变化范围内,电压灵敏度为130μV/V,低频电源电压抑制比为74dB。该电路为全CMOS电路,不需要用到寄生PNP三极管,具有良好的CMOS工艺兼容性。     

一种基于BICMOS工艺的低温度系数带隙基准电压源

提出了一种高精度带隙基准电压源,电路采用了与温度成正比的电压补偿二极管压降的负温度特性,得到了与温度无关的基准电压源,并且利用双二极管串联模式提高了带隙结构的精度,并给出了计算和分析.电路采用0.5μm BICMOS工艺实现,仿真的结果表明,在3.3 V电压下,电路的功耗为25μW,在温度-40-125℃范围内,输出的电压为1.239 V,温度系数为10 ppm/℃.     

2.5V 19-ppm/℃的带隙基准电压源设计

论文在分析传统带隙基准源的基础上,设计了低电压输出的带隙基准电压源电路.采用Charter 0.35μm标准CMOS工艺,并用Mentor Graphics公司的Eldo仿真器对带隙基准电压源电路的电源特性、温度特性进行了仿真.该带隙基准电压源的温度系数为19-ppm/℃,在室温下当电源电压2.0~3.0 V时,基准电压源输出电压为(915.4±0.15)mV,功耗小于0.2-mW.