一种基于亚阈值MOSFET的140mV 0.8μA电压基准

——本文提出了一种基于亚阈值MOSFET的CMOS电压基准电路,它采用了与温度相关的阈值电压、峰值电流镜和亚阈值技术。此基准结构只由MOS晶体管和电阻组成,已经在SMIC 0.13μm CMOS工艺线上通过了流片验证。实验结果表明,基准电压输出在电源电压从0.5V变化到1.2V时具有2mV的变化,温度从-20℃变化到120℃时具有0.8mV的变化。该电路在室温时输出140mV,并且消耗电源电流仅为0.8uA,芯片面积占有0.019mm²。     

一种基于开关电容的基准电压源

提出了一种基于开关电容的基准电压源,其输出基准电压低于1.25 V。通过增加输出级电路,保证了连续时间内输出稳定的基准电压。采用开关电容电路消除了运放输入失调电压的不利影响。采用SMIC 0.13 μm EEPROM工艺进行了流片,电路面积为0.007 mm²。测试结果表明,该基准电压源在常温下输出的基准电压为820 mV,在1.1~1.7 V电源电压范围内的电压调整率为2.336 mV/V,在-40 ℃~80 ℃范围内的温度系数为6.75×10-5/℃。     

一种低压CMOS亚阈型PTAT基准源

设计了一款工作在低电源电压且与绝对温度成正比(PTAT)的基准电路;采用衬底偏置技术、电阻分压作为PMOS放大器的输入和用工作在亚阈值区的NMOS管代替衬底PNP管三种方法,使得该电路可以在低电源电压下工作,且工作电流较小。该电路采用CSMC 0.6μm2P2 M工艺,电源电压为1.2 V、温度为0~100℃时,输出电压的温度系数为0.912 mV/K,电源电流为6.8μA;当电源电压在1.1~2.0 V变化时,室温下的输出电压是461.4±0.4 mV。     

一种高精度二阶温度补偿带隙基准电路设计

基于通过负温度系数电压控制工作于亚阈值区MOS管栅压产生随温度变化的补偿电流原理,采用中芯国际0.18μm CMOS工艺,设计了一款高精度二阶温度补偿带隙基准电压源。测试结果表明,当电源电压大于1.6V时,电路能够产生稳定的1.21V输出电压;在电源电压为1.6~3.4V,-20~135℃温度范围内,最小温度系数为2×10-6/℃,最大温度系数为3.2×10-6/℃;当电源电压在1.6~3.4V之间变化时,输出电压偏差为0.6mV,电源调整率为0.34mV/V;在1.8V电源电压下,电源抑制比为69dB,因此能够适应于高精度基准源。     

低电流比例失调的无电阻带隙基准电压源

提出了一种改善电流比例失调的无电阻带隙基准电压源。该电路将传统源耦差分对结构的电压转换器改进为共源共栅结构电流镜,并引入了一对额外的电流镜来钳制漂移,显著改善由沟道长度调制效应所引起的电流镜失调,同时减小了电流比例系数的温度漂移。设计了自偏置电路、启动电路以及简单二阶补偿电路,采用0.5μm BCD工艺仿真,在5 V工作电压下,输出电压有效温度系数为19.8×10–6/(℃–45~+125℃),低频电源抑制比PSRR为–50dB,工作电压在4.0~6.5 V变化时,输出电压变化小于17 mV,电路总功耗约300μW。     

带有曲率补偿的高精度带隙基准电压源设计

设计了一种带有曲率补偿的高精度帯隙基准电压源电路,通过在特定支路上产生二阶正温度系数的电流补偿V BE的二阶负温度系数项来实现曲率补偿,从而得到更低温度系数的基准电压。同时设计了一种高效的启动电路,在电路上电时保证电路正常启动,电路正常工作后启动电路停止工作。该设计基于CSMC 0.5μm CMOS工艺,在3.3 V电源电压下,输出基准电压800 mV,采用Cadence公司Spectre软件进行仿真和实验测试,结果表明,温度为-50~150℃,基准电压的温度系数为2.4×10-6/℃,电源电压为2.5~4.5 V,电压调整率为0.08%/V。该基准电压源已成功应用在DC/DC转换器中,并取得了良好的应用效果。     

一种高性能超低功耗亚阈值基准电压源

设计了一种超低功耗、无片上电阻、无双极型晶体管的基于CMOS亚阈值特性的基准电压源。采用Oguey电流源结构来减小静态电流,从而降低功耗,并加入工作于亚阈值区的运算放大器,在保证低功耗的前提下,显著提高了电源电压抑制比。采用1.8 V MOS管与3.3 V MOS管的阈值电压差进行温度补偿,使得输出电压具有超低温度系数。采用共源共栅电流镜以提高电源电压抑制比和电压调整率。电路基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,在－30 ℃~125 ℃温度范围内,温漂系数为9.3×10－6/℃;电源电压为0.8~3.3 V时,电压调整率为0.16%,电源电压抑制比为－58.2 dB@100 Hz,电路功耗仅为109 nW,芯片面积为0.01 mm²。     

一种新型的无电阻实现的带隙电压基准源

设计了一种新的采用0.35μm全数字工艺实现的无电阻的带隙基准电压源.该电路结构引入了差分放大器,以此来产生正比于温度的电压量,同时放大器减小了电路中由电源电压及温度变化所产生的镜像电流的误差,进一步提高了电路电源抑制比,降低了无电阻基准电压源的温度系数.Spice仿真结果表明,该电路结构具有较高的电源抑制比和低的温度系数:在电源电压从2.4V变化到5.0V时,输出电压波动小于9mV;在-25℃~125℃温度变化范围内,电压输出的最大变化量为±5.5mV.     

一种高精度电流型CMOS带隙基准电压源设计

基于CSMC 0.5μm标准CMOS工艺,设计了一种高精度电流型CMOS带隙基准电压源。仿真结果表明,温度在-40℃~125℃范围内,基准输出电压的温度系数为1.3×10-5/℃;电源电压在3.3~5 V之间变化时,基准输出电压变化为0.076 mV,电源抑制比PSRR为-89 dB。同时,该电路包含修调电路,可在不同工艺角下进行校正,具有温度系数低、电源抑制比高、精度高等特点。     

一种低电压低功耗高PSRR CMOS基准电路

设计了一种工作在亚阈值区的高精度、低电压、低功耗CMOS基准电路。电路采用0.18 μm CMOS工艺实现,在1.2 V电源电压下,输出202 mV的基准电压,在-40 ℃~130 ℃范围内的温度系数为6.5×10-5/℃,消耗2.46 μA电流。电源电压从1.1 V变化到3.6 V时,输出基准电压仅变化0.336 mV。该基准电路的电源电压抑制比(PSRR)在直流处达到-93 dB,10 MHz处达到-63 dB。设计了一种多路快速启动电路,只需13 μs即可完成启动。利用高阈值电压晶体管与普通阈值电压晶体管的V_th之差作为负温度系数电压源,使输出基准电压对工艺角不敏感。