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.     

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 /℃。     

一种宽电源电压的高精度带隙基准电路的设计

设计了一种宽电源电压的高精度带隙基准电路.在综合考虑精度、电源抑制比(PSRR)、宽电源电压要求和功耗等因素的基础上,采用了一种由基准电压偏置的,增益和电源抑制比大小相近的运算放大器解决方案.设计采用CSMC 0.5μm CMOS工艺,电源为3.3V. Cadence Spectre 仿真表明,当温度在 -40 ℃～125 ℃,电源电压在2.56V～8V时,输出基准电压平均值为1.290V,变化0.793mV,有效温度系数为3.72ppm/ ℃;室温下,在低频时具有-97dB的PSRR,在100kHz时为-69dB,功耗为180μW.     

一种阵列式版图布局的低温度系数CMOS带隙基准电压源

设计了一款低温度系数的自偏置CMOS带隙基准电压源电路,分析了输出基准电压与关键器件的温度依存关系,实现了低温度系数的电压输出。后端物理设计采用多指栅晶体管阵列结构进行对称式版图布局,以压缩版图面积。基于65 nm/3.3 V CMOS RF器件模型,在Cadence IC设计平台进行原理图和电路版图设计,并对输出参考电压的精度、温度系数、电源抑制比(PSRR)和功耗特性进行了仿真分析和对比。结果表明,在3.3 V电源和27℃室温条件下,输出基准电压的平均值为765.7 mV,功耗为0.75μW;在温度为-55~125℃时,温度系数为6.85×10~(-6)/℃。此外,输出基准电压受电源纹波的影响较小,1 kHz时的PSRR为-65.3 dB。     

一种高精度BiCMOS电流模带隙基准源

采用Xfab0.35μmBiCMOS工艺设计了一种高电源抑制比（PSRR）、低温漂、输出0.5V的带隙基准源电路。该设计中,电路采用新型电流模带隙基准,解决了传统电流模带隙基准的第三简并态的问题,且实现了较低的基准电压;增加了修调电路,实现了基准电压的微调。利用Cadence软件对其进行仿真验证,其结果显示,当温度在-40～＋120℃范围内变化时,输出基准电压的温度系数为15ppm/℃;电源电压在2～4V范围内变化时,基准电压摆动小于0.06mV;低频下具有-102.6dB的PSRR,40kHz前电源抑制比仍小于-100dB。     

高电源抑制比带隙基准电压源的设计

提出一种采用0.25 μm CMOS工艺的低功耗、高电源抑制比、低温度系数的带隙基准电压源(BGR)设计.设计中,采用了共源共栅电流镜结构,运放的输出作为驱动的同时也作为自身电流源的驱动,并且实现了与绝对温度成正比(PTAT)温度补偿.使用Hspice对其进行仿真,在中芯国际标准0.25 μm CMOS工艺下,当温度变化范围在-25～125℃和电源电压变化范围为4.5～5.5 V时,输出基准电压具有9.3×10-6 V/℃的温度特性,Vref摆动小于0.12 mV,在低频时具有85 dB以上的电源电压抑制比(PSRR),整个电路消耗电源电流仅为20μA.     

采用曲率补偿的高PSRR基准电压源

设计了一种输出电压为1.5 V的带隙基准电路.该电路采用标准CMOS工艺,工作电压为3～6.5 V.采用一种简洁的曲率补偿技术,使输出基准电压温度系数达到3×10-6V/℃.由于采用共源共栅输出结构,在室温27℃、频率小于1 kHz时,电源抑制比达到97 dB,电源影响率小于15×10-6V/V.另外,还设计了启动电路和电流源偏置电路,可以整体应用到SOC系统.     

一种具有高电源抑制比的带隙基准电压源

根据带隙基准电压源理论,在传统CMOS带隙电压源电路结构的基础上,采用曲率补偿技术,对一阶温度补偿电路进行高阶补偿,获得了一种结构简单,电源抑制比和温度系数等性能都较好的带隙电压基准源.该电路采用CSMC 0.5 μm标准CMOS工艺实现,用Spectre进行仿真.结果表明,在3.3 V电源电压下,在-30 ℃～125 ℃范围内,温度系数为3.2×10-6 /℃;在27 ℃下,10 Hz时电源抑制比(PSRR)高达118 dB,1 kHz时(PSRR)达到86 dB.     

基于LED驱动芯片的低温漂CMOS基准电压源

设计了一种低温漂CMOS基准电压源,应用于LED驱动芯片中.采用基本的带隙基准电压源原理,并对结构进行了改进,减小了失调电压对输出的影响,同时可以提供多路输出,满足LED驱动芯片中多个基准电压的需求.基于CSMC 0.5μm CMOS工艺对所设计电路进行了模拟仿真.常温(25℃)下,电源电压为4V时电路具有稳定的三路输出:200mV、600mV和1V,温度在-45～85℃变化时,温度系数为16.9ppm/℃,PSRR大于-70dB@1kHz.     

衬底驱动超低压CMOS带隙基准电压源

采用二阶温度补偿和电流反馈技术,设计实现了一种基于衬底驱动技术和电阻分压技术的超低压CMOS带隙基准电压源。采用衬底驱动超低压运算放大器作为基准源的负反馈,使其输出用于产生自身的电流源偏置,其电源抑制比(PSRR)为-63.8dB。采用Hspice仿真,在0.9V电源电压下,输出基准电压为572.45mV,温度系数为13.3ppm/°C。在0.8~1.4V电源电压范围内,输出基准电压变化3.5mV。基于TSMC0.25μm2P5MCMOS工艺实现的衬底驱动带隙基准电压源的版图面积为203μm×478.1μm。     

一种用于音频Σ-ΔA/D转换器的CMOS带隙电压基准源

在传统带隙基准电压源电路结构的基础上,通过在运放中引入增益提高级,实现了一种用于音频Σ-ΔA/D转换器的CMOS带隙电压基准源。在一阶温度补偿下实现了较高的电源抑制比(PSRR)和较低的温度系数。该电路采用SIMC 0.18-μm CMOS工艺实现。利用Cadence/Spectre仿真器进行仿真,结果表明,在1.8 V电源电压下,-40～125℃范围内,温度系数为9.699 ppm/℃;在27℃下,10 Hz时电源抑制比为90.2 dB,20 kHz时为74.97 dB。     

低温漂高PSRR新型带隙基准电压源的研制

利用带隙电压基准的基本原理,结合自偏置共源共栅电流镜以及适当的启动电路,设计了一种新型基准电压源。获得了一个低温度系数、高电源抑制比的电压基准。通过对输出端添加运算放大器,把带隙基准电路产生的1.2 V电压提高到3.5 V,提高了芯片性能。用Cadence软件和CSMC的0.5μm CMOS工艺进行了仿真,结果表明,当温度在-20～+120℃,温度系数为9.3×10-6/℃,直流时的电源抑制比为-82 dB。该基准电压源能够满足开关电源管理芯片的使用要求,并取得了较好的效果。     

一种改进型BiCMOS带隙基准源的仿真设计

依据带隙基准原理,设计了一种基于90 nm BiCMOS工艺的改进型带隙基准源电路.该电路设置运算跨导放大器以实现低压工作,用共源-共栅MOS管提高电路的电源抑制比,并加设了新颖的启动电路.HSPICE仿真结果表明,在低于1.1 V的电源电压下,所设计的电路能稳定地工作,输出稳定的基准电压约为610 mV;在电源电压V_(DD)为1.2 v、温度27℃、频率为10 kHz以下时,电源噪声抑制比约为-45 dB;当温度为-40～120℃时,电路的温度系数约为11 × 10~(-6)℃,因此该基准源具有低工作电压、高电源抑制比、低温度系数等性能优势.     

一种低温度系数带隙基准电压源

描述了一个具有高电源抑制比和低温度系数的带隙基准电压源电路。基于1阶零温度系数点可调节的结构,通过对不同零温度系数点带隙电压的转换实现低温度系数,并采用了电源波动抑制电路。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,经过Cadence Spectre仿真验证,在-20℃～100℃温度范围内,电压变化范围小于0.5mV,温度系数不超过7×10-6/℃。低频下的电源抑制比为-107dB,在10kHz下,电源抑制比可达到-90dB。整个电路在供电电压大于2.3V时可以实现正常启动,在3.3V电源供电下,电路的功耗约为1.05mW。     

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。     

高电源抑制比低噪声带隙基准电压源的设计

基于带隙基准原理,通过优化电路结构和采用BiCMOS技术,提出一种精度高、噪声小的带隙基准源电路。利用具有高开环增益的折叠式共源共栅放大器,提高了低频电压抑制比;应用低跨导PMOS对管及电路输出端低通滤波器,实现了更低的噪声输出;合理的版图设计减小了失调电压带来的影响。Hspice仿真结果表明,在3V电源电压下,输出基准电压为1.2182mV,温度系数为1.257×10-5/℃;频率从103～105 Hz变化时,输出噪声最大值的变化量小于5μV。流片测试结果表明,该基准源输出基准电压的电源抑制比高,温度系数小,噪声与功耗低。     

±1.5V 1.37×10~(-6)/℃电流模式CMOS带隙基准源的分析与设计

设计了电流模式曲率补偿的CMOS带隙基准源,基本原理是利用两个偏置在不同电流特性下的三极管,得到关于温度的非线性电流,补偿VEB的高阶温度项。用标准的0.6μm CMOS BSIM3v3模型库对该带隙基准源进行了仿真,结果表明在±1.5 V的电源电压下,输出基准电压为-1.418 55 V,-55～125℃较宽的温度范围内,输出电压的变化只有0.35 mV,有效温度系数达到1.37×10-6/℃。同时,带隙基准源具有较高的电源抑制比,在2 kHz下达到73 dB。     

Novel high PSRR high-order temperature-compensated subthreshold MOS bandgap reference

Novel high power supply rejection ratio (PSRR) high-order temperature-compensated subthreshold metal-oxide-semiconductor (MOS) bandgap reference (BGR) is proposed in Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC) 0.13 μm complementary MOS (CMOS) process. By adopting subthreshold MOS field-effect transistors (MOSFETs) and the piecewise-curvature temperature-compensated technique, the output reference voltage's temperature performance of the subthreshold MOS BGR is effectively improved. The subthreshold MOS BGR achieves high PSRR performance by adopting the technique of pre-regulator. Simulation results show that the temperature coefficient (TC) of the subthreshold MOS BGR is 1.38×10^?6/°C when temperature is changed from ?40 °C to 125 °C with a power supply voltage of 1.2 V. The subthreshold MOS BGR achieves the PSRR of ?104.54 dB, ?104.54 dB, ?104.5 dB, ?101.82 dB and ?79.92 dB at 10 Hz, 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz and 100 kHz respectively.