1V电源非线性补偿的高温度稳定性电压带隙基准源

阐述了电源电压为1V的非线性补偿CMOS电压带隙基准源,该基准源具有很高的温度稳定性.基准源电路中运用了rail-to-rail运算放大器(OPA).根据测试结果,室温下的输出电压为351.9mV,当温度在15～100℃变化时,输出电压在351.5～352.0mV之间变化,温度系数约为16.7ppm/℃.电路的功耗为0.16mW,芯片面积是0.18mm2.     

闭环曲率补偿的低电源电压带隙基准源

A new low-voltage CMOS bandgap reference （BGR） that achieves high temperature stability is proposed. It feeds back the output voltage to the curvature compensation circuit that constitutes a closed loop circuit to cancel the logarithmic term of voltage VBE. Meanwhile a low voltage amplifier with the 0.5 μm low threshold technology is designed for the BGR. A high temperature stability BGR circuit is fabricated in the CSMC 0.5μm CMOS technology. The measured result shows that the BGR can operate down to 1 V, while the temperature coefficient and line regulation are only 9 ppm/℃ and 1.2 mV/V, respectively.     

一种高电源抑制比、高阶温度补偿CMOS带隙基准源

本文提出一种高电源抑制比、高阶温度补偿CMOS带隙基准电压源。该基准源的核心电路结构由传统的Brokaw带隙基准源和一个减法器构成。文中采用第二个运放产生一个负温度系数的电流来增强曲率补偿,同时把该负温度系数电流与核心基准源电路产生的正温度系数电流求和得到一个与温度无关的电流给运放提供偏置电流。该电路采用0.35umCMOS工艺实现,仿真结果表明PSRR在1kHz时达到88dB,-40-125℃的范围内温度系数为1.03ppm/℃。     

闭环曲率补偿的低电源电压带隙基准源的设计

这篇文章提出了一种低电源电压高温度稳定性的带隙基准源.这种基准源主要思路是将输出基准电压反馈回曲率补偿回路,从而建立了一个闭环反馈回路.在这个闭环回路中,一方面,输出电压的温度系数越低,补偿电路就可以产生更准确地补偿电流,从而更加完全的抵消掉具有温度依赖的对数项;另一方面,如果补偿电路将对数项抵消得更彻底,输出电压的温度系数就会更低,这就形成了一种静态的正反馈.因而通过不断的调节补偿电阻,可以完全抵消掉对数项,实现高温度稳定性的基准源.同时利用电平移位技术为基准源设计了一个适合低电压工作的运算放大器.基于标准的0.18μmCMOS工艺设计了一种基准源电路.仿真结果表明这种基准源可以工作在电源电压从0.8V到1.8V,输出基准电压Vref的电压偏差只有0.87mV/V,在-20到80度温度范围内,Vref的温度系数为0.63ppm/oC.     

CMOS带隙基准源温度补偿的研究

在模拟和混合集成电路中，CMOS带隙基准源是应用广泛的重要单元，针对温度补偿对基准源性能的影响，本文从介~CMOS带隙基准源的基本原理出发，分析了一阶补偿、二阶补偿以及更高阶补偿的CMOS带隙基准电路结构。     

高电源抑制比和高阶曲率补偿带隙电压基准源

基于分段线性补偿原理,提出了一种新的带隙基准源高阶曲率补偿方法,使电压基准源的温度特性曲线在整个工作温度范围内具有多个极值,显著提高了电压基准源的精度.采用0.5μm CMOS工艺模型进行仿真.结果表明,在-40℃～135℃的温度范围内,电压基准源的温度系数为5.8×107/℃.设计了具有提高电源抑制比功能的误差放大器,在5V电源电压下,电压基准源的电源抑制比在低频时为-95.4dB,在1kHz时为-92.4dB.     

一种高阶温度补偿的带隙基准电压源

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高阶温度补偿的带隙基准电压源。采用源极、漏极与栅极短接的PMOS管替代传统基准电压源中的PNP管,增加了高温区域曲率补偿电路和低温区域温度分段补偿电路。该带隙基准电压源获得了低温漂的性能。仿真结果表明,在-40 ℃~125 ℃温度范围内,该带隙基准电压源的温度系数达到1.997×10-6/℃,在频率为1 Hz、10 Hz、100 Hz、1 kHz、100 kHz时,分别获得了-77.84 dB、-77.84 dB、-77.83 dB、-77.42 dB、-48.05 dB的电源抑制比。     

带2阶补偿的CMOS带隙基准电压源

基于CSMC 0.5μm CMOS工艺,设计了一种具有低温度系数、带2阶补偿的带隙基准电压源.在传统放大器反馈结构带隙基准源的基础上,利用MOS器件的“饱和电流与过驱动电压成平方关系”产生2阶补偿量,对传统的带隙基准进行高阶补偿.具有电路实现简单,容易添加到传统带隙基准电路的优点.仿真结果表明,设计的基准电压源在5V电源电压下功耗为860 μW,最低工作电压为1.24 V,在-50℃～125℃的温度范围内获得了1.42×10-5/℃的温度系数,低频时的电源抑制比达到-86.3 dB.     

一种二阶补偿的低压CMOS带隙基准电压源

设计了一种利用不同材料电阻的比值随温度变化的特性进行二阶补偿的低压带隙基准电压源。通过温度补偿电阻进行电平平移,提高运放的共模输入范围,以降低运放对电源电压的限制。仿真结果表明,该电路输出电压为1.165 V,在-40~125℃范围内,温度系数为4.5 ppm/℃,电源抑制比达到60.6 dB。电路工作在1.5 V的电源电压下,最大消耗15μA电源电流。     

指数型温度补偿BiCMOS带隙基准电压源设计

利用双极型管电流增益的温度特性,采用UMC0.6μm BiCMOS工艺设计了一款指数型温度补偿BiCMOS带隙基准电压源。测试结果表明:温度在10°C～100°C之间变化,带隙基准电压随温度变化最大偏移为2.5mV;电源电压在2.5～5.0V之间变化,带隙基准电压随电源电压直流变化最大偏移为0.95mV。该带隙基准电压具有较高的温度稳定性和电压稳定性。     

一种高温度性能的带隙基准源

基于OKI 0.5μm BiCMOS工艺,设计了一种低温漂的带隙基准电压源。对传统基准源的电压模式输出级进行了改进,使之形成同时包含电压模式和电流模式的混合模式输出级,提高了温度补偿的灵活性。同时设计了一种基于分段线性补偿技术的高精度曲率校正电路,精确地对基准电压的高阶温度分量进行修调。 HSPICE仿真结果表明,在5 V的电源电压下,基准输出电压为1.2156 V,在-40℃~125℃温度范围内,基准电压的温度系数为0.43×10-6/℃,低频时电路电源抑制比低于-83 dB。电源电压在3.8 V~10 V范围内变化时,基准源的线性调整率为9.2μV/V。     

A Compensated Bandgap Voltage Reference with Sub-1-V Supply Voltage

This paper describes a bandgap architecture with 0.35 and 0.55 V reference voltages that operates at a supply voltage below 0.8 V—the lowest yet reported for 0.6 um standard CMOS technology. The technique uses a well-known self-biased low-supply-voltage (PTAT) regulator and a novel current-controlled summing regulator. Both are combined into the new self-regulating current and voltage-mode architecture. The proposed architecture solves the problem of a wide operating-temperature range (−50 to 160°C).Two references have been processed: the first has vertical bipolar devices incorporated into a CMOS topology and the second is a pure CMOS solution. The temperature coefficient (TC), measured on 20 samples from one wafer, ranges from 7 to 20 ppm/°C and 20 to 38 ppm/°C respectively in the temperature range from −40 to 120°C, without trimming the TC.Good matching was found between the samples. The references consumed 2.5 uA each with a minimum supply of 0.8 V. The supply voltage could be lowered for a reduced temperature range.Anton Pleteršek was born in Maribor, Slovenia in 1952. He received the M.Sc. degree and the Ph.D. degree in electrical engineering from the University of Ljubljana, in 1982 and 1986. He works at the University of Ljubljana, FE, department on Microelectronic System Integration—LMFE, Ljubljana, Slovenia on mixed signal ASIC design. Since 1989 he is an Assistant professor at the Electronic Department of the Faculty of Electrical Engineering in Ljubljana.     

一种带曲率补偿的低压高PSRR带隙基准源

基于SMIC 65 nm CMOS工艺,设计了一种带曲率补偿的低压高电源抑制比(PSRR)带隙基准电压源。采用带曲率补偿的电流模结构,使输出基准电压源低于1.2 V且具有低温漂系数。在基本的带隙基准电路基础上,增加基准核的内电源产生电路,显著提高了电路的PSRR。采用Cadence Spectre软件,在1.8 V电压下对电路进行仿真。结果表明,在1 kHz以下时,PSRR为－95.76 dB,在10 kHz时,PSRR仍能达到88.51 dB,在－25 ℃~150 ℃温度范围内的温度系数为2.39×10－6 /℃。     

1.5V工作电压带隙基准电路的设计

在分析传统带隙基准电路的基础上,提出一种采用电流模式结构的低电压带隙基准电路。该电路能够输出200mV~1.25V的宽范围的电压,并使用了与电源无关偏置以及带负反馈网络的二级运放,提高了输出电压的精度。采用CMOS0.35μm工艺实现时,工作电压可在1.1V~1.5V。Hspice仿真结果表明,工作电压为1.5V时,电路的有效温度系数为14ppm/℃。     

一种高PSRR高阶温度补偿的带隙基准电压源

基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种高电源抑制比(PSRR)、高阶温度补偿的带隙基准电压源(BGR)。在传统带隙基准电压源的基础上,增加了一个温度分段曲率补偿电路以及一个ΔVGS温度补偿电路,使得该BGR的温度特性得到有效改善。采用前调整器技术,使得该BGR获得高PSRR特性。仿真结果表明,当温度在-55 ℃~125 ℃范围变化时,该BGR的温度系数为8.1×10-7/℃,在10 Hz、100 Hz、1 kHz、10 kHz、100 kHz频率处的PSRR分别为-90.15、-90.13、-89.83、-81.15、-58.78 dB。     

一个高精度低温漂的带隙基准源

文章对传统典型CMOS带隙电压基准源电路分析和总结,重点分析了温度补偿原理。在对传统温度补偿技术改进的基础上,采用低失调电压运算放大器,融合了熔丝烧写调整电压技术,提出了一个温漂低于15×10-6℃-1的改进型带隙基准源电路。整个电路采用CSMC0.5μm工艺设计,采用Hspice进行仿真。为补偿工艺偏差,输出电压及输出电压的温漂均可通过铝熔丝烧写来调整。     

一种基于斩波调制的低压高精度CMOS带隙基准源

实现了一种适用于SOC的低压高精度带隙基准电压源设计。利用斩波调制技术有效地减小了带隙基准源中运放的失调电压所引起的误差,从而提高了基准源的精度。考虑负载电流镜和差分输入对各2%的失配时,该基准源的输出电压波动峰峰值为0.31 mV。与传统带隙基准源相比,相对精度提高了86倍。在室温下,斩波频率为100 kH z时,基准源提供0.768 V的输出电压。当电源电压在0.8 V到1.6 V变化时,该基准源输出电压波动小于0.05 mV;当温度在0°C到80°C变化时,其温度系数小于12 ppm/°C。该基准源的最大功耗小于7.2μW,采用0.25μm 2P 5M CM O S工艺实现的版图面积为0.3 mm×0.4 mm。     

一种低温漂、高精度CMOS带隙基准源设计

基于线性分段补偿的基本原理,依据输出支路内部的温度负反馈结构,提出了一种结构简单、适应不同开口方向的高阶补偿方法。并设计了一种基于电流镜结构的低温漂、高精度的电压基准电路。CSMC 0.35 μm CMOS工艺的仿真结果表明,经高阶补偿的电压模基准,在-40~125 ℃温区范围内温度系数为2.84×10^-6/℃,低频100 Hz时的PSRR达到-70.6 dB,10 kHz为-63.36 dB。当电源电压在2~3 V范围内变化时,其电压值波动为3 mV/V。整个带隙基准电压源具有较好的综合性能。     

宽温范围高温度稳定性曲率互补电压基准设计

针对当前射频系统中电源管理芯片在宽温度范围下对带隙基准稳定性的较高要求,提出了一种新型互补带隙基准电路结构,通过将带隙基准与MOS弱反型区基准的温度系数曲率互补叠加,实现了极宽温度范围内带隙电压基准的高温度稳定性输出.采用0.35 μm CMOS工艺对所设计的电路进行了流片验证,测试结果表明,基准电压源工作电压为5V时,输出基准电压1.28 V,在-55 ～125℃温度范围内,温度系数可达4.5×10-6/℃,频率1 kHz时,电源抑制比(PSRR)可达-60 dB,100 kHz时,PSRR可达-55 dB,电压基准源芯片面积为0.22 mm×0.15 mm.