基于汽車(chē)環(huán)境的帶隙基準電壓源的設計

式中：k為玻耳茲曼常數，k=1.380x10-23J/K；T為溫度；q為電子電量；q=1.602x10-19C。

式(7)的前兩項為與絕對溫度(PTAT)成正比的電流，設IPTAT，傳統基準只用該電流補償UBE，而改進(jìn)后的電路的VN3、R3可生成非線(xiàn)性部分電流INL，即式(7)的最后一項，可有效補償UBE的非線(xiàn)性部分，以達到較好的溫度特性，所以：

式中，n為常數，與晶體管的制作工藝有關(guān)，n=1．5～2．2。
電路上電后，VN9和VN8構成的BE結二極管可使NN10的基極箝位于1．4V。VNl0導通，電流由VCC通過(guò)VN10灌入VN1、VN2和VN3的基極，這三個(gè)晶體管導通，從而降低啟動(dòng)管功耗?；鶞孰娫措妷汗ぷ骱?，提高VN10的發(fā)射極電平，VN10關(guān)斷。
4．2 布局設計
由于汽車(chē)環(huán)境的特殊性，要求電路板布局嚴格，整體電路采用上海貝嶺2μm 40 V Bipolar工藝。雙極性工藝要比MOS工藝穩定得多，通常被擊穿和損壞率較低，抗輻射和干擾能力較強。在布局時(shí)，應重點(diǎn)注意噪聲干擾和調試準確性，帶隙基準電壓源應緊鄰電源和地線(xiàn)，并且地線(xiàn)應與其他模塊地線(xiàn)分開(kāi)單獨設置，這樣可避免兩條地線(xiàn)產(chǎn)生的紋波疊加。3個(gè)小尺寸測試壓焊塊的兩側連接多個(gè)電阻，可通過(guò)燒斷其間的金屬絲來(lái)測試實(shí)際器件的輸出值，這就為器件的準確調試提供了方便。

5 仿真結果
使用Cadence spectre分別仿真電路的溫度掃描和電源變化分析，由于參數計算結果與仿真模型存在誤差，仿真時(shí)應適當調節，保證正常輸出基準電壓。如圖4所示，當溫度從一50℃~150℃變化時(shí)，UREF從1．260 3 V變化至1．265 2 V，最大變化量為4．9 mV，溫度系數為24 ppm/℃，而普通的一階補償的帶隙基準電壓源的溫度系數大于30 ppm/℃，因此，該改進(jìn)后的電路性能有較大的改善。
27℃時(shí)，當電源電壓(U)在5~16 V變化，UREF變化范圍為1．264 60～1．264 97 V，變量為0．37 mV，UREF的電源抑制特性曲線(xiàn)如圖5所示。

6 結語(yǔ)
在分析傳統帶運算放大器的帶隙基準電壓源的基礎上，應用曲率補償技術(shù)設計一種適用于車(chē)載電子的帶隙基準電壓源，該電路采用雙極性工藝，結構簡(jiǎn)單新穎，集成度高且可移植性強。通過(guò)Cadence Spectre仿真結果顯示，該電路可在寬泛
的溫度范圍內穩定輸出，隨溫度變化其變化率只有24 ppm/℃，電源抑制性好．抗干擾能力強，完全符合汽車(chē)電子標準。