CMOS带隙基准电压源的设计

许多模拟电路需要性能较好的带隙基准电压源,如ADC,DAC等.对工艺、电源电压、负载变化不敏感的带隙基准电压源在模拟电路中得到了广泛的应用.现详细分析并说明了设计这样的带隙基准电压源电路需要考虑的问题.     

一种1.5 V 8.3×10-6/℃数字控制型CMOS带隙基准电压源

提出了一种新颖的带有数字控制的带隙基准电压源,此带隙基准电压源通过控制PNP晶体管的导通来实现可调的输出参考电压和可调的温度系数.此电路通过数字信号控制获得了一组不同的温度曲线,从这组温度曲线中,可以得到精确的输出参考电压和非常好的温度特性曲线.数字控制型带隙基准电压源的输出电压误差可以控制在±4 mV以内,最好的温度系数可以达到8.3×10-6/℃(温度从-40～80℃变化时),在电源电压从1.5～3.3 V变化时输出参考电压仅变化1 mV.所设计的带隙基准电压源,采用SMIC 0.18 μm CMOS工艺流片实现,面积为0.09 mm2.     

基于LDO电压调整器的带隙基准电压源设计

设计一款应用于电压调整器（LDO）的带隙基准电压源。电压基准是模拟电路设计必不可缺少的一个单元模块,带隙基准电压源为LDO提供一个精确的参考电压,是LDO系统设计关键模块之一。本文设计的带隙基准电压源采用0.5μm标准的CMOS工艺实现。为了提高电压抑制性,采用了低压共源共栅的电流镜结构,并且在基准内部设计了一个运算放大器,合理的运放设计进一步提高了电源抑制性。基于Cadence的Spectre进行前仿真验证,结果表明该带隙基准电压源具有较低的变化率、较小的温漂系数和较高的电源抑制比,其对抗电源变化和温度变化特性较好。     

基于N型工艺的基准电压源设计

针对传统互补型带隙基准电压源在只有N型有源器件工艺中的局限性,采用运放反馈的闭环控制方法来产生基准电压,设计了一种可以集成于只有N型有源器件和无源元件工艺中的基准电压源产生电路。为只存在N型MOS或者NPN型晶体管、没有P型器件、难以用传统的带隙电压源结构来产生精确参考电压的特定工艺,提供了一种具有良好的电源抑制比特性和有效地补偿N型器件结压降变化的负温度系数的基准电压源电路;并提出了提高反馈回路稳定性的措施。     

低压CMOS带隙基准电压源设计

基准源是模拟集成电路中的基本单元之一,它在高精度ADC,DAC,SoC等电路中起着重要作用,基准源的精度直接控制着这些电路的精度。阐述一个基于带隙基准结构的Sub-1 V、低功耗、低温度系数、高电源抑制比的CMOS基准电压源。并基于CSMC 0.5μm Double Poly Mix Process对电路进行了仿真,得到理想的设计结果。     

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。     

用于流水线ADC的全差分参考电压电路

为了实现流水线ADC的带隙基准电压低于1 V和降低参考电压电路的功耗,提出了一种新的全差分参考电压电路。在传统带隙基准的基础上,该参考电压电路增加了MOS管基-射极电阻,可根据电阻的比例系数来调节输出带隙基准电压。采用电流模电路,实现了单端信号转差分信号,结构简单。采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺进行设计与仿真,结果表明,温度为25 ℃时,该电路的参考电压VREFP和VREFN分别为1.156 V和0.656 V。在-40 ℃~125 ℃范围内变化时,参考电压的波动小于6 mV,温度系数小于4.6×10-5/℃。低频时,电源抑制比为115 dB。该参考电压电路应用于高清视频信号处理的流水线ADC中,能实现170 MS/s、10位精度的数模转换。     

带隙电压基准源的设计与分析

介绍了基准源的发展和基本工作原理以及目前较常用的带隙基准源电路结构。设计了一种基于Banba结构的基准源电路,重点对自启动电路及放大电路部分进行了分析,得到并分析了输出电压与温度的关系。文中对带隙电压基准源的设计与分析,可以为电压基准源相关的设计人员提供参考。可以为串联型稳压电路、A/D和D/A转化器提供基准电压,也是大多数传感器的稳压供电电源或激励源。     

基于斩波调制的带隙基准电压源的设计

为提高白光LED驱动的输出精度,采用了一种基于斩波调制技术的带隙基准源.使用斩波技术,减小了带隙基准源中运放的失调电压所引起的误差,提高了基准源的精度.设计了有启动电路的偏置以确保基准电路能正常工作.该电路利用上海贝岭的0.6 μm标准CMOS工艺实现,使用Cadence公司的Spectre工具对电路进行仿真.结果表明,该带隙基准输入电压可达2～9 V,输入电压3.5 V时温度系数为9.5×10-6/℃.当斩波频率为500 kHz时,此带隙基准源的输出精度比普通放大器提高了66倍,可以在高精度白光LED驱动电路中使用.     

一种高精度带隙基准电压源电路设计

针对传统CMOS带隙电压基准源电路电源电压较高,基准电压输出范围有限等问题,通过增加启动电路,并采用共源共栅结构的PTAT电流产生电路,设计了一种高精度、低温漂、与电源无关的具有稳定电压输出特性的带隙电压源.基于0.5μm高压BiCMOS工艺对电路进行了仿真,结果表明,在-40℃～85℃范围内,该带隙基准电路的温度系数为7ppm/℃,室温下的带隙基准电压为1.215 V.     

一种输出可调CMOS带隙基准电压源的设计

传统设计中平衡温度时的带隙基准电压值是与工艺相关联的定值.主要基于通用的带隙技术讨论在CMOS工艺中基准产生的设计,在对基准产生原理与传统电路结构分析的基础上,设计出一种高PSRR输出可调带隙基准电压源.电路综合温度补偿、电流反馈和电阻分压技术,采用CSMC 0.5 tim CMOS混合信号工艺实现,并用Cadence的Spectre进行了仿真优化.仿真结果表明,带隙基准电压源在-15～80℃范围内输出为603.5 mV时的温度系数为6.84 × 10-6/℃,在1.8～5 V电路均可正常工作.流片后的测试结果验证了该方法的可行性,基准电压中心值可宽范围调整,各项性能参数满足设计要求.     

CMOS带隙基准电压源中的曲率校正方法

基准电压源是集成电路系统中一个非常重要的构成单元。结合近年来的设计经验,首先给出了带隙基准源曲率产生的主要原因,而后介绍了在高性能CMOS带隙基准电压源中所广泛采用的几种曲率校正方法。给出并分析了一些近年来采用曲率校正方法的CMOS带隙基准电压源核心电路以及他们的设计原理、理论推导、参考电路和特点。最后,对于所讨论的基准源电路进行了性能比较和优缺点分析。     

一种低温漂的无运放带隙基准电压源

针对传统无运放带隙基准电压源温度特性差的问题,设计了一种低温漂的无运放带隙基准电压源电路。设计中通过电流镜以及环路反馈的方法来代替传统运放对电路进行钳位,避免了运放输入失调电压对带隙基准电压精度的影响。同时基于华虹0.35μm BCD工艺,利用工艺库中温度系数不同的电阻来产生与温度相关的非线性项,从而对三极管负温度系数电压中的高阶非线性项进行补偿,实现了无运放带隙基准的低温漂特性。通过Cadence Spectre对电路进行仿真,仿真结果表明：在-55～125℃温度范围内,输入电压为5.5 V时,带隙基准电压的温漂系数为1.949×10^-6/℃;在10 kHz时,电源抑制比达到71.5 dB,在1 MHz时,电源抑制比达到46.3 dB。     

一种高性能CMOS带隙电压基准源设计

采用一级温度补偿和电阻二次分压技术设计了一种高性能CMOS带隙电压基准源电路,其输出电压为0.20～1.25V,温度系数为2.5×10-5/K.该带隙电压基准源电路中的深度负反馈运算放大器为低失调、高增益的折叠型共源共栅运算放大器.采用Hspice进行了运算放大器和带隙电压基准源的电路仿真,用TSMC 0.35μm CMOS工艺实现的带隙基准源的版图面积为645μm×196μm.     

一种用于CMOS A/D转换器的带隙基准电压源

设计了一种用于CMoS A/D转换器的带隙基准电压源.该电路消除了传统带隙基准电压源中运算放大器的失调电压及电源电压抑制比对基准源指标的限制,具有很高的精度和较好的电源电压抑制比.电路采用中芯国际(SMIC)0.35μm CMOS N阱工艺.HSPICE仿真结果表明,在3.3 V条件下,在-40℃～125℃范围内,带隙基准电压源的温度系数为2.4×10-6V/℃,电源电压抑制比为88 dB@1 kHz,功耗为0.12 mW.     

一款新颖的带隙基准电压源设计

基于TSMC0.5 μm CMOS工艺,设计了一款带隙基准源电路。与传统电压基准相比,该电路运用高增益的运算放大器进行内部负反馈。采用嵌套式密勒补偿,设计的低温漂、高电源抑制、低功耗的带隙基准电压源。仿真结果显示,该电路所产生的基准电压精度为13.2×10^-6/℃,低频时的电源抑制为-98 dB,静态工作电流为3 μA。     

数字温度传感器的带隙基准电压源设计

为了实现温度传感器的数字化输出,设计出一种不随温度变化的带隙基准电压源电路。与传统带隙基准电压源相比较,该电路利用温度系数相反的物理量加权相加得到基准电压,同时在电路中利用斩波调制解调技术,消除运算放大器失调电压的影响。仿真结果表明,该电路的温度系数小于10ppm,电源调整率低,在频率为10KHz时,电源电压抑制比为-66.27d B左右,加入失调电压可以被斩波完全消除。     

低功耗CMOS带隙基准电压源设计

从带隙基准原理出发,通过对传统的带隙基准电路中的反馈环路进行了改进,设计了一种带启动电路的带隙基准电压源。带隙基准电压源电路具有结构简单、功耗低、电压抑制比高以及温度系数低等特点。采用TSMC 0.13μm工艺对电路进行流片,管芯面积为100μm×94μm。测试结果显示,电源电压1V时,在-30~120℃范围内温度系数为6.6×10-6/℃,功耗仅1.8μW;电源电压从0.76V变化到2V,输出电压偏差仅1.52mV,电源抑制比达58dB。     

一种低功耗无运放的带隙基准电压源设计

设计了一种新型无运放带隙基准源。该电路使用负反馈的方法,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对基准源精度的影响,同时还提升了电源抑制比,且降低了功耗。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。该设计基于SMIC 0.35μm标准CMOS工艺在Candence Specture环境下进行仿真,电源电压采用3.3 V,温度范围为-55~125℃,电源抑制比为82 d B,功耗仅有0.06 m W。     

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。