可调节电流基准源的设计

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数模转换器(DAC, Digital-to-Analog Converter)作为连接数字世界和模拟世界的桥梁,是信号处理系统的关键模块。处理器和存储器的飞速发展极大的提高了数字信号处理系统的速度和精度,与此同时也对数模转换器的速度和精度提出了更高的要求。近年来携式设备快速发展,电源的续航能力已经成为衡量此设备的重要指标之一,这就对数模转换器的功耗要求越来越苛刻。高速高精度低功耗数模转换器的研究已经成为集成电路设计的重要方向之一。高性能的电流基准源对于实现高速高精度低功耗数模转换器来说非常重要。本文基于带隙基准电压源的技术指标和基本原理,先分析了几种带隙基准电压源的几种结构,并指出常见的带隙基准电压源中存在的问题。基于TSMC0.13μm1P8M标准CMOS工艺,设计实现了一个双向可调节电流基准源,包括一个带隙基准电压源,一个电压转电流电路和双向可调基准电流产生电路。本文包括电路前端原理图设计和后端版图设计验证,并进行了流片测试。仿真结果表明,当基准电流为78.69μA时,最高正向和反向调节精度分别为基准电流的1/1201和1/1003;最高正向和反向调节范围分别为基准电流的14.59%和14.93%;带隙基准电压源的温度系数为5.74ppm/℃,电流基准源的温度系数为48.95ppm/℃;测试结果表明,带隙基准的输出电压为1.182V左右,基本满足设计要求;可调节基准电流的测试结果也与设计要求一致,且这个电路在整个DAC电路中也工作良好。
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