精密CMOS带隙基准及过温保护电路设计

设计了一款带有软启动电路的精密CMOS带隙基准源,并且利用PN结正向导通电压具有负温度系数和基准源提供的偏置电流具有正温度系数的原理实现了过温保护功能。采用UMC公司0.6μm 2P2M标准CMOS工艺进行设计和仿真,HSPICE模拟表明带隙基准的输出电压为1.293 V,且具有较高的精度和稳定性。在1.5V~4.0V的电源电压范围内基准随输入电压的最大偏移为0.27 mV;在-40℃~120℃的温度范围内,基准随温度的变化约为4.41 mV;基准的输出启动时间约为25μs;当工作温度超过160℃时过温保护电路将输出使能信号关断整个系统。     

新型电流微调CMOS带隙基准源的设计

介绍了一个新型PTAT电流微调并具有关断模式的CMOS带隙基准源,通过数字控制信号逻辑的改变,可实现1.20～1.27V的基准输出。该带隙基准源采用TSMC0.18μm工艺进行电路和版图设计。仿真结果显示,在输出基准为1.24V的情况下,带隙基准源在-40～125℃,所有工艺角下的最大误差为23.07mV,其中tt工艺角下的温度系数为21×10-6/℃。电源电压为1.8V时,电源电流为63μA;关断模式下电流为93pA。10kHz的电源抑制比为44dB。     

一款无电压比较器的欠压保护电路

基于双极型晶体管的伏安特性,设计了一款可独立工作的欠压保护电路。该电路工作无需依赖外部模块提供的基准电压和偏置电流,有效的增强了模块保护能力和可靠性。使用华润上华CSMC 0.5um CMOS工艺完成了电路以及版图设计;对电源电压在3.9至4.3V之间仿真,结果表明电路保护功能正常,并具有90mV(可调)的迟滞功能,可有效防止电源电压不稳定引起的输出信号异常跳动。     

一种低失调运算放大器的设计

基于Bipolar工艺设计,结合激光修调技术,实现一种四通道、低失调、低功耗、高增益的运算放大器。电路整体结构包含：基准偏置电路、差分输入及偏置补偿电路、中间级电路、输出及过流保护电路。输入级选择差分输入结构,采用输入偏置补偿设计,降低了输入失调电压和偏置电流;中间级采用射随器结构,结合密勒补偿电容及零点电阻,提高电路的稳定性;输出级采用B类的输出结构,结合过流保护设计,增加电路的安全性。电路封装后测试：输入失调电压10μV,输入偏置电流0.5nA,大信号电压增益130 dB,电源电流2.4mA,增益带宽积1.5MHz,噪声电压7.34nV/√Hz。     

具有预偏置电压保护的软启动电路设计

针对DC/DC转换器上电时存在电压过冲及电流倒灌现象,设计了一种具有预偏置电压保护的软启动电路。其核心在于通过对偏置电流的镜像及分流作用得到微小的电流,以及对复合电容的间歇性充电得到足够的启动时间。同时设计预偏置电压保护逻辑电路,针对不同情况下的启动,有效地控制功率管,使芯片上电时无论输出电压是否为零,输出电压都能够平缓且单调上升,并在软启动完成后关闭模块,减少功耗。基于0.5μm CMOS工艺对电路进行设计与仿真,软启动时间约为1 ms,将其应用于Buck型DC/DC转换器电路中,在电源重新上电,保护模块完成保护后均能够实现软启功能,电路模块面积为0.13 mm×0.09 mm,功耗为0.05 mW。     

带过温保护功能的LED恒流驱动电路设计

本文设计了一种带过温保护功能的LED恒流驱动电路。该电路由恒流驱动模块和温度传感模块组成,能在设定温度下同时控制两个开关NMOS管,实现过温保护功能。恒流驱动模块采用的方案能够有效降低恒流工作电压并实现利用外接电阻控制恒流输出的大小,驱动电流范围为54.26mA到258.24mA。当驱动电流为258.24mA时,恒流工作电压仅为0.35V。在LED电源电压正负变化10%范围内,驱动电流变化小于5%。温度传感模块利用PTAT(与绝对温度成正比)电压与基准电压比较,产生关断信号,关断温度在60℃~100℃范围内可由外接电阻设定。     

一种新型基准电流源电路设计

模拟电路工作在低电源电压下是集成电路小型化和低功耗要解决的首要难题,而基准电流源电路是模拟电路中最常用的模块。因此,低压基准电流源电路对集成电路低功耗设计具有重要意义。描述了一种在0.13μm、1.2 V CMOS工艺下实现的基准电流源电路,后仿真结果表明,电路能够在1.2 V电源电压下工作,功耗380μW,温漂值为15×10-6·℃-1。     

低压基准源的分析和设计

在对传统的CMOS带隙电压基准源电路的分析和总结的基础上,集合一级温度补偿、电流反馈技术,提出一种可以在低电源电压下工作,同时输出可调的低温度系数基准源电路。负反馈运放采用差分结构,简化了电路设计;同时放大器输出用作PMOS的电流源偏置,提高了电源抑制比。采用CSMC 0.6μm CMOS工艺实现,版图面积为0.41 mm×0.17 mm。Cadence Spectre仿真结果表明了设计的正确性。     

一种带过温过流过压保护的LDO设计

本文设计了一种带过温、过流和过压保护的低压差线性调整器,并采用增加零点方式进行补偿.电路设计采用2μm Bipolar工艺,用Hspice进行仿真验证.仿真结果表明,过温保护电路可以实现对电路的保护.当温度高于140℃时,过温保护电路将调整管关断,温度下降到105℃时,LDO恢复正常工作.最大输出电流为5A,超过最大输出电流时,过流保护电路将调整管关断.负载调整率不超过1％;电源调整率不超过0.1％..     

一种高效率的适合于低功耗应用的电荷泵电路

设计实现了一种高效率的电荷泵电路。利用电容和晶体管对电荷传输开关进行偏置来消除开关管阈值电压的影响。同时,通过对开关管的的衬底进行动态的偏置使得在电荷传输期间当开关管打开时其阈值电压较低,在开关管关断时其阈值电压较高。该电荷泵电路的效率得到了提高。基于0.18μm,3.3V标准CMOS工艺实现了该电路。在每级电容为0.5pF,时钟频率为780KHz,电源电压为2V的情况下,测得的8级电荷泵的输出电压为9.8V。电荷泵电路和时钟驱动电路从电源处总共消耗了2.9μA的电流。该电荷泵电路适合于低功耗的应用。     

低温漂系数共源共栅CMOS带隙基准电压源

设计了一种低温漂系数的共源共栅CMOS带隙基准源,采用自偏置共源共栅结构,提高了电路的电源抑制比,降低了电路的工作电源电压。采用不同温度下从输出支路抽取不同值电流的电路结构,在低温段抽取一个正温度系数电流,在高温段再注入一个较小值的正温度系数电流,达到降低温漂系数的目的。在0.5 μm CMOS工艺下,Cadence Spectre电路仿真的结果表明,温度特性得到了较大改善,在-35℃～125℃温度范围内,带隙基准源的温漂系数为1.5 ×10-6 /℃,电源抑制比为65 dB。     

低压CMOS带隙电压基准源设计

在对传统典型CMOS带隙电压基准源电路分析和总结的基础上,综合一级温度补偿、电流反馈技术,提出了一种1-ppm/°C低压CMOS带隙电压基准源。采用差分放大器作为基准源的负反馈运放,简化了电路设计。放大器输出用作电路中PMOS电流源偏置,提高了电源抑制比(PSRR)。整个电路采用TSMC0.35μmCMOS工艺实现,采用HSPICE进行仿真,仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。     

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。     

一种用于升压型DC-DC变换器的过温保护电路

设计了一种用于升压型DC-DC变换器的过温保护电路。采用具有正负温度系数的电流相减,得到随温度变化更加明显的电流,经过电阻分压控制三极管的通断,并采用推挽反相器整形滤波后得到输出信号,实现了芯片过温关断和迟滞开启的功能。采用HHNEC BCD 0.35μm工艺,使用Cadence软件进行仿真验证。仿真结果显示,在各个工艺角及电源电压波动情况下,电路均能在芯片温度上升到170℃时关断、在芯片温度下降到140℃时开启,迟滞值为30℃(±2℃)。     

一种应用于LIN收发器的过温保护电路

基于CSMC (Central Semiconductor Manufacturing Corporation)0.5μm CMOS工艺设计一种应用于LIN收发器的过温保护电路.该电路包含比较器,并利用两种不同温度特性的电压作为比较器的输入电压.比较器的输出电压作为过温保护电路的输出信号.使用Cadence Spectre工具进行仿真,仿真结果表明,该电路热关断温度为160℃,热开启温度为120℃,具有40℃的热滞回区间.     

一种低功耗高可靠上电复位电路的设计

设计了一种低功耗高可靠上电复位电路。为了减小阈值电压受工艺及温度偏差的影响,采用改进的Kuijk带隙基准源结构;同时,设计了带迟滞功能的双阈值电压检测电路,减小了电源噪声对电路输出的干扰。采用HHNEC 0.13μm CMOS工艺,对电路进行仿真。结果显示,在5V电源电压及典型工艺和温度下,整体电路消耗稳态电流为8.5μA;在不同的电压、工艺角及温度组合下,均实现了稳定可靠的上电复位和低电平保护功能,达到了设计要求。     

0.6m CMOS过温保护电路设计

采用CSMC5V0.6μm标准CMOS工艺设计研制了一种过温保护电路。该电路由三部分构成:PTAT(与热力学温度成正比)电压产生电路,带隙基准源电路和比较器电路。芯片测试结果表明在30～130℃温度范围内PTAT输出电压线性度良好(最大偏差小于1.6%),灵敏度约为10mV/℃;关断温度可由外接电阻设定,85℃以下实测值与设定值偏差小于5℃,85℃以上偏差稍大约为10℃。该过温保护芯片电路结构简单、面积小、功耗低,且具有良好的移植性,可广泛应用于LED照明驱动电路,电源管理芯片等场合,也可用于和MOS功率器件混合封装组成带过温保护的功率器件模块。     

一种10-ppm/℃低压CMOS带隙电压基准源设计

在对传统CMOS带隙电压基准源电路分析和总结的基础上，综合一级温度补偿、电流反馈和电阻二次分压技术，提出了一种10-ppm/℃低压CMOS带隙电压基准源。采用差分放大器作为基准源的负反馈运放，简化了电路的设计，放大器的输出用于产生自身的电流源偏置，提高了电源抑制比(PSRR)。整个电路采用TSMC 0.35μm CMOS工艺实现，采用Hspice进行仿真，仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。     

一种共源共栅自偏置带隙基准源设计

在分析带隙基准理论的基础上,针对SoC芯片的1.2V数字电路供电,设计一个低功耗低温度系数、高电源抑制比的带隙基准源。电路由一个与绝对温度成正比(PTAT)电流源和一个绝对温度相补(CTAT)电流源叠加构成,采用低压共源共栅自偏置结构来减少镜像失配和工艺误差对电路的影响。在SMIC0.13μm混合信号CMOS工艺下,电源电压为2.5V时,使用Cadence Spectre对电路进行模拟,结果表明可实现1.2V输出电压,电源抑制比在低频段为-86dB、高频段为-53dB,温度系数为12×10-6/℃、功耗为0.57mW。带隙电压基准源的版图面积为75μm×86μm。     

锁相环频率合成器中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一种电荷泵电路。传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,文章采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配。仿真结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.5mA;在0.3V～1.6V输出电压范围内电流失配小于1μA,功耗为6.8mW。