低壓CM0S帶隙基準電壓源設計
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輸出電壓VREF為：
電路中的溫度補償系數K為：
通過(guò)調節R4的值，可以調節輸出電壓VREF的大小。在電源電壓變化時(shí)，P2，P3，P4的漏源電壓值保持不變，與電源電壓無(wú)關(guān)，其柵極電壓由運放調節。為了降低電路的復雜度，應用電流反饋原理，運放采用簡(jiǎn)單的一階運放，由于VDD的變化多于GND的變化，故運放的輸入采用NMOS的差分對結構。因為整個(gè)電路在低壓下工作，故整個(gè)電路設計的重點(diǎn)是要保證低壓下運放的正常工作。
由于帶隙基準源存在兩個(gè)電路平衡點(diǎn)，即零點(diǎn)和正常工作點(diǎn)。當基準源工作在零點(diǎn)時(shí)，節點(diǎn)1、2的電壓等于零，基準源沒(méi)有電流產(chǎn)生。固需要設計一個(gè)啟動(dòng)電路，避免基準源工作在平衡零點(diǎn)。本設計的啟動(dòng)電路由N5、N6和P7構成。當電路工作在零點(diǎn)時(shí)，N6管導通，迅速提高節點(diǎn)1、2的電壓，產(chǎn)生基準電流，節點(diǎn)1的電壓通過(guò)P7和N5組成的反相器，使N6管完全截止，節點(diǎn)1、2的電壓回落在穩定的工作點(diǎn)上，基準源開(kāi)始正常工作。
電路的器件參數如表1所示，P2，P3，P4管的尺寸較大，是為了降低電路中的1／f噪聲。電流鏡的負載管P5，P6和差分對管N1，N2的寬長(cháng)比較大，以抑制電路的熱噪聲。由于電路中的電阻值較大，故在工藝中用阱電阻實(shí)現。電容C0有助于電路的穩定，同時(shí)還可以減小于運放的寬度，有助于降低噪聲的影響。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/180881.htm
2 仿真與結果分析
在Cadence設計平臺下的Spectre仿真器中基于CSMC 0．5 μm CMOS工藝模型對電路進(jìn)行了仿真。得到電路的溫度特性曲線(xiàn)、直流電源抑制特性曲線(xiàn)、交流PSRR特性曲線(xiàn)、啟動(dòng)時(shí)間曲線(xiàn)如圖4所示。各項仿真結果參數如表2所示。
3 結語(yǔ)
在應用典型CMOS電壓基準源的基礎上，綜合一級溫度補償、電流補償技術(shù)，設計了帶隙電壓基準源電路。該帶隙基準源電路的電源工作范圍為1．6～4 V，工作溫度為-10～+130℃，基準輸出電壓VREF為(650．5±0．5)mV，溫度系數可低至2．0 ppm／℃，電源抑制比為-70 dB。仿真結果證明了設計的正確性。
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