几种典型的电流源结构和高精度基准电流源的设计

本文介绍并分析了几种典型的电流源结构,并设计了一种具有良好稳定性和高精度的CMOS基准电流源.在高精度的基准电流源电路中使用了带隙电路,使电路获得一个不受电源电压、温度和工艺参数影响的基准电压,然后通过电压-电流转换电路获得稳定的基准电流.HSPICE的仿真结果表明:当温度从-55℃到125℃变化时,电流输出仅变化了0.004.     

一种高性能CMOS基准电流源的设计

采用温度补偿技术设计了一种高性能的CMOS基准电流源电路,该电路采用N阱CMOS工艺实现.通过Cadence Spectres仿真和测试的结果表明,在-40～85℃的温度范围内,该电路输出基准电流的温度系数小于40ppm/℃,基准电流对电源电压的灵敏度小于0.1％.在3.3V电源电压下功耗仅为1.3mW,属于低温漂、低功耗的基准电流源.     

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。     

一种新颖的快速启动零温度系数电流基准

基于三极管BE结电压的负温度特性原理,提出了一种零温度系数电流基准电路.该电路具有结构简单、无需带隙基准单元、静态功耗低、启动快速、对电源电压不敏感等优点,实用性高.在0.5 μm标准CMOS工艺下,Hspice模拟结果显示,在25℃、1.8～5.5 V范围内,基准电流变化0.019μA;在1.8 V、-40℃～125℃范围内,基准电流变化0.09μA.该新方案可用于无需电压基准、低功耗、需要快速启动的混合信号系统设计.     

基于温度补偿的无运放低压带隙基准源设计

设计了一种带温度补偿的无运放低压带隙基准电路。提出了同时产生带隙基准电压源和基准电流源的技术,通过改进带隙基准电路中的带隙负载结构以及基准核心电路,基准电压和基准电流可以分别进行温度补偿。在0.5μmCMOS N阱工艺条件下,采用spectre进行模拟验证。仿真结果表明,在3.3V条件下,在-20～100℃范围内,带隙基准电压源和基准电流源的温度系数分别为35.6ppm/℃和37.8ppm/℃,直流时的电源抑制比为-68dB,基准源电路的供电电压范围为2.2～4.5V。     

一种新的V_T基准源

从理论上分析了适合于纯CMOS工艺的VT基准电流源的温度特性,用该电路同时实现基准 电压和基准电流。并用0．18μm纯CMOS工艺模型(BSIM 3V3 Level=49)在Hspice U2003．9中 进行了仿真验证。该电路具有较小的面积、较高的电源电压抑制比和较低的温度系数。     

新型电流基准源的设计与实现

通过比较几种典型的电流基准源在电路结构、温度特性等方面的优缺点,研究了双极／BiCMOS工艺的电流基准源设计技术。提出了新型的无需启动电路的PTAT（与绝对温度成正比）电流基准源的设计方法,并由此扩展到零温度系数电流基准源的设计技术。最后,用这种新型PTAT电流基准源和零温度系数的电流基准源分别实现了一种高性能精密运算放大器和模拟振荡器电路。     

基准电流源的小信号分析与设计

研究了一种常用Widlar型基准电流源结构,分析电源电压对于基准电流的影响.通过引入小信号分析方法,建立基准电流源的小信号等效模型,运用反馈电路分析理论,得出基准电流与电源电压之间的关系.进而通过改进基准电流源的结构以增大反馈回路增益,减小电源电压对于工作点的影响,设计出一个具有高电源抑制比的基准电流源.该电路经由UMC 0.6 μmBICMOS工艺仿真,当电源电压在2.7～5.5 V时,其电源抑制比高达193 dB,电压调整率仅为250×10-6/V.     

一种用于新型非制冷IRFPA读出电路的带隙基准源

设计了一种用于新型非制冷IRFPA读出电路的高精度、无电阻带隙基准低电压源电路.该电路通过Buck's电压转移单元代替电阻,并且采用正比与Ta的电流对VBE进行高阶补偿.在0.5μmCMOS工艺条件下,采用spectre进行模拟验证.模拟仿真结果表明: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2.8 V变化到4.2 V时,输出电压波动小于3 mV;在0～75℃温度变化范围内,输出电压的最大变化范围为±0.75mV.     

一种高温度性能的CMOS带隙基准源

提出了一种正负温度系数电流产生电路,使用分段线性温度补偿技术用于传统的电流模式基准电路中,改善CMOS带隙基准电路在宽温度范围内的温度漂移.采用0.18μm CMOS混合信号工艺,对该电路进行了设计.在1.8V的电源电压条件下,基准输出电压为0.801 V,温度系数在-40℃-125℃范围内可达到2.7ppm/℃,电源电压从1.5V变化到3.3V的情况下,带隙基准的输入电压调整率为1.2mV/V.     

高精度CMOS带隙基准电压源电路设计

设计了一种应用于集成稳压器的高精度带隙基准电压源电路。采用共源共栅电流镜结构以及精度调节技术,有效提高了电压基准的温度稳定性和输出电压精度。经Hynix 0.5μm CMOS工艺仿真验证表明,在25℃时,温度系数几乎为零,基准电压随电源电压变化小于0.1 mV;在-40~125℃温度变化范围内,基准电压变化最大4.8 mV,满足设计指标要求。     

一种新型CMOS带隙基准电压源

传统带隙基准源电路采用PNP型三极管来产生ΔVbe,此结构使运放输入失调电压直接影响输出电压的精度。文章在对传统CMOS带隙电压基准源电路原理的分析基础上,提出了一种综合了一阶温度补偿和双极型带隙基准电路结构优点的高性能带隙基准电压源。采用NPN型三极管产生ΔVbe,消除了运放失调电压影响。该电路结构简洁,电源抑制比高。整个电路采用SMIC 0.18μmCMOS工艺实现。通过Cadence模拟软件进行仿真,带隙基准的输出电压为1.24V,在-40℃~120℃温度范围内其温度系数为30×10-6/℃,电源抑制比(PSRR)为-88 dB,电压拉偏特性为31.2×10-6/V。     

一种分段线性补偿的带隙基准

提出了一种采用分段线性补偿的方法来实现高精度带隙基准,其基本原理是将整个温度区间分为若干个子区间,在不同子区间上采用不同线性补偿函数达到最佳补偿.由于温度区间缩小,补偿误差也随之减小,从而在整个工作温度间上的补偿误差也缩小.理论上,只要温度子区间取得足够小,就可以达到任意精度.示例中将-40～120℃的温度区间仅分为三个子区间,平均温度系数就从1.5×10-5/℃减小到2×10-6/℃.     

低于1×10-6/℃的低压CMOS带隙基准电流源

提出了一种新颖的CMOS带隙基准电流源的二阶曲率补偿技术,通过增加一个运算跨导放大器(OTA),使带隙基准参考电路的电流特性与理论分析相符合,实现低温度系数(TC)的参考电流。该电路采用SMIC0.13μm标准CMOS工艺,可在1.2 V的电源电压下工作,有效面积为0.045 mm2。仿真结果表明,在-40～85℃温度范围内参考电流的温度系数为0.5×10-6/℃;当电源电压为1.1 V时,电路依然可以正常工作,电源电压调整率为1 mV/V。     

一种高精度曲率补偿带隙基准电压电路

设计一种采用电流模式和Buck’s电压转移单元对VBE进行高阶补偿的带隙基准电压源。电路采用CSMC0．5μm DPTM CMOS工艺制造。温度在-40～125℃之间变化时,基准电压源的温度系数为3．15ppm／℃,在3．5～5．0V之间的电压调整率为0．35mV／V。     

新型自启动带隙基准电压源设计

提出了一种具有新颖自启动电路的带隙基准电压源设计,相比传统自启动方案,电路规模没有增长的同时电路功耗更低,芯片消耗电流约14μA,性能更加可靠。200片芯片批量统计测试结果表明,电压源输出1.25V±10mV,标准偏差σ仅为0.004V,-55～125°C温度范围内温度系数约15×10-6/°C。芯片测试良率进一步获得提高。     

一种低温漂低功耗的简易带隙基准电压设计

电压基准在模拟电路中提供一个受电源或温度等影响较小的参考电压,以保证整个电路正常工作。设计了一种低温漂低功耗带隙基准电压源,采用不受电源影响的串联电流镜做偏置．利用PTAT电压的正向温度系数和基极发射极电压的负向温度系数特性,以适当的系数加权构造零温度系数的电压量。该设计避开了运放的应用．结构简易,原理清晰,便于入门级的同学在短时间内学习掌握。0-70℃范围内,温漂系数为16．4ppm／℃。供电电压在5-6V范围内变化时,电源抑制比达57．7dB。总输出噪声为140．3μV,功耗为300．6μW。     

低功耗低温漂高PSR带隙基准电压源的设计

在专用医学微弱信号放大电路中,需要非常精准的电压源,为此,提出了一种新型的带隙基准电压源,采用低温补偿和高温补偿相结合的温度补偿方式,输出带隙基准电压为1.109 V,在-40~125℃范围内的温度系数为0.445~0.604 ppm/℃。同时采用了预稳压器来提高电路的PSR(电源抑制),使得PSR在10 Hz时为-127.5 dB,在100 kHz时达到-63 dB。文中设计的电路静态电流只有10μA,消耗的功耗在36μW左右。该带隙基准电路还有不随工艺变化的特点,工艺差别使输出电压最大产生61.5μV的变化。     

一种新型无运放CMOS带隙基准电路

介绍了带隙基准原理和常规的带隙基准电路,设计了一种新型无运放带隙基准电路。该电路利用MOS电流镜和负反馈箝位技术,避免了运放的使用,从而消除了运放带隙基准电路中运放的失调电压和电源抑制比等对基准源精度的影响。该新型电路比传统无运放带隙基准电路具有更高的精度和电源抑制比。基于0.18μm标准CMOS工艺,在Cadence Spectre环境下仿真。采用2.5V电源电压,在-40℃～125℃温度范围的温度系数为6.73×10-6/℃,电源抑制比为54.8dB,功耗仅有0.25mW。     

一种高精度曲率补偿带隙基准电压源设计

根据带隙基准电压源的原理,基于CSMC 0.5μm工艺设计了一种高精度二阶曲率补偿带隙基准电压源。利用MOS管工作在亚阈值区时漏电流和栅极电压的指数关系,在高温段对温度特性曲线进行补偿。通过Spectre仿真,得到输出基准电压为2.5 V的电压基准源。工作电压范围为3.35⁷.94 V,1 kHz时电源抑制比为-71.73 dB,温度从-257.94 V,1 kHz时电源抑制比为-71.73 dB,温度从-25¹25℃之间变化时温度系数为7.003×10-6℃-1。