带曲率补偿的带隙基准电流源的设计

简单介绍了带隙基准源的基本原理,给出了一款基于Widlar结构的带曲率补偿的带隙基准电压电流源的设计方法,通过采用TSMC₀.5μm工艺库对电路进行仿真,在-40～150℃的温度范围内,其带隙基准的输出具有12ppm/℃的温度系数,电流基准的输出具有42ppm/℃。此外,文中还对曲率补偿电路的工作原理进行了分析,并且通过仿真波形对曲率补偿的工作机制进行了讨论。     

一种二阶曲率补偿带隙基准的设计

针对高压电源芯片的需要,提出了一种二次曲率补偿的带隙基准源.该电路在传统带隙基准结构的基础上,利用Bipolar管的电流增益随温度呈指数变化的规律,对带隙基准进行高阶温度补偿.该电路具有温度补偿精度高、电路结构简单且能输出高电位电压基准等优点.采用40VBiCMOS高压工艺流片,仿真用Cadence软件中的spectre工具,流片后测试结果为,工作电源电压±12V,输出电压为-10.78V,在-55℃～125℃范围内,温度漂移系数为2.5ppm/℃,在20kHz时基准源输出电源抑制比为100dB.     

一种带隙基准源分段线性补偿的改进方法

为了减小带隙基准源的温度系数和提高温度补偿的灵活性,设计了一种改进型分段线性补偿方法。利用双极型晶体管的温度非线性在整个温度区域内产生7段不同斜率的补偿电流,通过电流模形式对基准电压的高阶温度分量进行叠加,进而对带隙基准电压实现精确温度补偿。基于0.25μm BCD工艺设计了一款低温漂高精度的带隙基准源。HSPICE仿真结果表明,在5 V电源电压下,在-40℃~125℃温度范围内,基准电压的温度系数为0.37×10-6/℃,低频时电路的电源抑制比为-85 dB。电源电压在2 V~5 V范围内,基准电压的线性调整率为0.09 mV/V。     

一种发动机高温差环境下的基准电压源电路

根据汽车发动机控制芯片的工作环境,针对常见的温度失效问题,提出了一种应用在发动机控制芯片中的带隙基准电压源电路。该电路采用0．181．LmCMOS工艺,采用电流型带隙基准电压源结构,具有适应低电源电压、电源抑制比高的特点。同时还提出一种使用不同温度系数的电阻进行高阶补偿的方法,实现了较宽温度范围内的低温度系数。仿真结果表明,该带隙基准电路在一50℃～＋125℃的温度范围内,实现平均输出电压误差仅5．2ppm／℃,可用于要求极端严格的发动机温度环境。该电路电源共模抑制比最大为99dB,可以有效缓解由发动机在

Abstract：

The paper presents a bandgap reference power source, which is designed to accommodate the wide range temperature environment for engine control modules and to avoid circuit invalidation caused by temperature. The bandgap reference based on current summing     

一种低压高精度CMOS带隙基准

设计了一种改进的带隙基准电压源,通过采用分段电流补偿的方法,实现了低压高精度供电。研究基于TSMC 0.35μm CMOS 3V工艺基础,重点考虑主要工作温度区域输出电压随温度变化的精度问题。仿真结果表明,该电路可提供低至500mV的低压,实现了高阶电流补偿,在-40℃～+100℃温度范围内其温漂系数仅为3.7ppm/℃,在芯片主要工作温度范围内,输出基准电压最大偏差小于8μV,低频时电源抑制比为-70dB。     

一种带有曲率补偿的宽输入带隙基准源设计

在传统的一阶带隙基准电路的基础上,通过在电路中添加串联电阻和NPN型二极管并与电阻并联的方法,实现高阶曲率补偿。该电路不仅具有结构简单、使用器件少的优点,而且还能显著提高带隙基准的设计精度。另外,较宽的输入电压范围(10 V²5 V)有利于此带隙基准源应用在更宽的领域。仿真结果表明,通过华虹NEC 0.35μm BCD工艺,使用H-spice仿真软件对该电路仿真,在0℃25 V)有利于此带隙基准源应用在更宽的领域。仿真结果表明,通过华虹NEC 0.35μm BCD工艺,使用H-spice仿真软件对该电路仿真,在0℃⁸0℃温度范围内,其带隙基准的温度系数仅为0.501 ppm/℃;在10 V80℃温度范围内,其带隙基准的温度系数仅为0.501 ppm/℃;在10 V²5 V输入电压范围内,输出电压摆幅为31.49 mV。     

一种6.9 ppm/℃92 dB PSRR基准电压源的设计

提出了一种利用简单结构实现高阶指数曲率补偿和高电源电压抑制比的带隙基准电压源。利用正温度系数的反向饱和电流IS和双极型晶体管正向导通时的电流增益β以及Trimming修条电阻实现温度补偿,同时采用Wilson电流镜和电压负反馈技术来提高PSRR。仿真结果表明,该基准电压源达到了6.9 ppm/℃的温度系数,低频时PSRR最高达92 dB和39.3 ppm/V的线性调整率。     

0.13 μm CMOS电流模式高精度基准源设计

为提升基准源的精度,降低功耗,设计了一种新型带曲率补偿的低功耗带隙基准电路。该电路根据MOS管亚阈值区固有指数关系去补偿PNP型晶体管发射结电压的高阶温度特性,在只增加两股镜像电流下,该带隙基准电路与传统一阶低压带隙基准电路相比,具有低功耗和更低的温漂系数。基于中芯国际130 nm COMS工艺,仿真表明,温度在-20℃~80℃范围内,温漂为4.6 ppm/℃,电源抑制比为60 dB,输出基准电压为610 mV,整体电路功耗为820 nW。     

低功耗带隙基准电压源电路设计

文章提出一种三层self-cascode管子工作在亚阈值区的低功耗带隙基准电压源电路。该电路具有电路结构简单、功耗低、温度系数小、线性度小和面积小等特点。采用CSMC 0.18μm的标准CMOS工艺,华大九天Aether软件验证平台进行仿真。仿真结果表明,在tt工艺角下电路的启动时间为6.64μs,稳定输出的基准电压V_(ref)为567 m V;当温度在-40℃~125℃范围内时,tt工艺角下基准电压V_(ref)的温度系数TC为18.8 ppm/℃;电源电压在1.2 V~1.8 V范围内时,tt工艺角下基准电压V_(ref)的线性度为2 620 ppm/V;在10 Hz~1 k Hz带宽范围内,tt工艺角下基准电压V_(ref)的电源抑制比(PSRR)为51 d B;版图核心面积为0.001 95 mm~2。     

电流模式的高阶曲率补偿CMOS带隙基准源

因为传统的带隙电压基准源只经过了一阶温度补偿,且输出电压只能在1.2 V左右,所以为了得到一个可调的、更高精度的电压基准源,提出了电流模式的带隙电压基准源电路。电路采用了高阶曲率补偿方法,且输出的基准电压可根据输出电阻的大小进行调节。电路采用gpdk090 CMOS工艺,通过Spectre仿真,当电源电压为3.6 V、在-60℃~-120℃温度范围内、温度系数为14.4×10-6/℃时电源电压抑制比为78.3 d B,输出电压平均为1.162 V。     

一种基于斩波调制的带隙基准电压源

为了消除由于晶体管不匹配产生的随机失调对带隙基准源精度的影响,设计了一种采用斩波调制技术的带隙基准电压源。该方法采用对称性OTA的结构来减小带隙基准电压源的系统失调,并利用带隙基准核心电路中的与绝对温度成正比(PTAT)的电流源为OTA提供自适应偏置,从而较小了整个电路的功耗。通过基于0.35μm CMOS工艺并使用Cadence Spectre工具对电路进行仿真,结果表明:斩波频率为100 Hz时,基准电压在室温(27℃)的输出为1.232 V,该带隙基准的供电电压的范围为1.4~3 V;在电压为3 V时,在-40~125℃温度范围内的温度系数为24.6 ppm/℃。     

高精度电流偏置电路的设计

提出了一款应用于RF无线收发芯片的高精度电流偏置电路。综合考虑功耗、面积和失调电压对基准电压的影响,设计了一款符合实际应用的带隙基准电路。并以带隙基准电路作基准电流源的偏置,采用电压电流转换器结构设计了具有高电源电压抑制比（PSRR）的基准电流源。电流镜采用辅助运放的设计方法来提高电流镜的输出阻抗,减小沟道调制效应对输出的基准电流的影响,从而提高输出基准电流的精度。采用0．35μzmCMOS工艺设计芯片版图,版图面积为0．18mm^2。提取寄生参数（PEX）仿真结果表明,该电路在-55℃～＋90℃范围内的温度系数为15．5ppm／℃,室温下基准电压为1．2035V;在低频段电流源的电源抑制比为90dB;在外接电阻从1kΩ～400kΩ变化时,输出基准电流误差范围是0．0001μA。     

一种消除失调电压的低温度系数带隙基准电路

提出了一种利用多晶硅电阻的温度系数补偿负温度系数电压实现低温度系数的带隙基准电路,并且引入由二分频时钟控制的CMOS开关,使产生的失调电压正负交替做周期性变化相互抵消。采用BiCMOS 0.35μm工艺设计。仿真结果表明,此方法能够使MOS管在失配10%的情况下降低97%的失配,温度系数可达5.2 ppm/℃。工作电压为1.5 V～3.3 V、工作温度为-40℃～+70℃且工作在1.8 V常温下时,电路的工作电压为1.144 3 V,总电流为29.13μA,低频处的电源抑制比为-70 dB。     

基于电流控制模式的低压、高PSRR基准源

基于可调电流控制模式设计出一种低压、高电源抑制比的带隙基准电压源电路。采用电流控制模式和多反馈环路,提高电路的整体电源抑制比;通过电阻分压的方式,使电路达到低压,同时提供偏压,简化偏置电路。采用0.5μmCMOS N阱工艺,电路可在电源电压为1.5V时正常工作。使用Cadence Spectre进行仿真结果表明,低频时电源抑制比(PSRR)高达107dB。-10℃～125℃温度范围内,平均温度系数约7.17ppm/℃,功耗仅为0.525mW。此电路能有效地抑制制程变异。     

一种用于无源RFID标签芯片的可校准低功耗基准源

提出一种应用于RFID芯片的低功耗、可校准基准源电路。设计采用了全MOS管以及电阻来实现,大部分管子都工作在亚阈值状态,同时可以产生基准电压和基准电流。该基准源采用了GSMC 0.13 μm 1P5M工艺来实现,其最大工作电流不超过350 nA,供电电压为1.2 V,并且在0.9 V~2.5 V电压下均可工作。在-45℃~65℃的工作温度下,电压基准源的温度系数为30.3 ppm/℃,电流基准源的温度系数为20.7 ppm/℃。     

基于曲率补偿的电流基准源的设计

提出了一种利用分支电流的正负温度系数进行温度补偿的新型设计方法。在传统的电流温度补偿的基础上,通过增加一条分支电流对温度特性进行曲率补偿(二阶温度补偿),并且详细地分析了补偿原理。使用XFAB公司的0.6μm CMOS工艺模型进行仿真模拟,得到了较好的仿真结果:在-40℃～135℃温度范围内,其温度系数达到39.8ppm/℃。     

基于BiCMOS工艺可修调的高精度低温度系数带隙基准源设计

设计了一种利用电阻比值校正一阶温度系数带隙基准电路的非线性温度特性来实现低温度系数的高精度低温度系数带隙基准源;同时设置了修调电路提高基准电压的输出精度.该带隙基准源采用0.8μm BiCMOS(Bipolar-CMOS)工艺进行流片,带隙基准电路所占面积大小为0.04 mm2.测试结果表明:在5 V电源电压下,在温度-40℃～125℃范围内,基准电压的温度系数为1.2×10-5/℃,基准电流的温度系数为3.77×10-4/℃;电源电压在4.0 V～7.0 V之间变化时,基准电压的变化量为0.4 mV,电源调整率为0.13 mV/V;基准电流的变化量为变化量约为0.02μA,电源调整率为6.7 nA/V.     

一种结构新颖的曲率校正带隙基准电压源

基于0.35umCMOS标准工艺,采用一种结构新颖的温度曲率校正电路作为一级温度补偿电路的曲率校正电路,与传统的曲率校正电路相比具有更稳定的输出电压和更低的平均温度系数。经过Hspice仿真,结果表明:电压源在温度-20-120范围内,平均温度系数(TC)约1.7ppm/oC;工作电压约1.4V,获得了一个低压高精度的带隙基准电压源。该带隙基准源可应用于高精度模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和系统集成芯片(SOC)中。     

一种低压低温漂的CMOS带隙基准源

基于标准0.35umCMOS工艺,采用一级温度补偿电压作为温度曲率校正电压,与传统采用PTAT电压作为温度曲率校正电压相比,获得了一个电路结构简单,性能更好的带隙基准源。使用Hspice进行仿真,仿真结果表明电路可以在-20-100℃范围内,平均温度系数约2ppm/℃,工作电压为1V左右,获得了一个高性能的带隙基准电压源。该带隙基准源可应用于高精度模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)和系统集成芯片(SOC)中。