【摘 要】
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参考源是集成电路系统中的重要模拟模块,它能够为电路系统中的其他模块提供稳定的参考电压,这个参考电压几乎不随温度、电源电压以及时间的改变而发生变化,为整个电路中其它的电路模块提供作为基准的电压。应用于工业控制的高精度传感器系统对参考源的性能要求尤其苛刻,片内集成的参考源通常难以胜任,而且,传感器电路的速度通常比较低,因此,传感器系统对高性能的单芯片参考源仍有强烈的需求。高性能参考源芯片的设计一直是业
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参考源是集成电路系统中的重要模拟模块,它能够为电路系统中的其他模块提供稳定的参考电压,这个参考电压几乎不随温度、电源电压以及时间的改变而发生变化,为整个电路中其它的电路模块提供作为基准的电压。应用于工业控制的高精度传感器系统对参考源的性能要求尤其苛刻,片内集成的参考源通常难以胜任,而且,传感器电路的速度通常比较低,因此,传感器系统对高性能的单芯片参考源仍有强烈的需求。高性能参考源芯片的设计一直是业界的研究热点,又因为物联网技术和第五代通信技术的快速发展,提出了小型化,低功耗等设计要求。本文概述了参考源的国内外研究现状、基本原理、性能指标、和常见拓扑结构。分析了带隙基准电压源的主要误差来源和多种温度补偿方案,并研究了实现无需片外电容补偿的低功耗高性能缓冲输出级的关键技术。结合实际需求设计了一款用于工业控制的高精度传感器电路的无片外电容低功耗高精度参考源芯片。本文的主要工作如下:1.总结了带隙基准电压源电路中的误差产生原理并进行理论分析和计算,研究了相应的解决方案,并结合设计目标选择合适方案,设计了应用于工业控制的高精度传感器系统的低功耗高精度参考源芯片的带隙基准电压源。2.通过研究缓冲输出级的基本结构和工作原理,并进行了小信号分析和瞬态特性分析,在考虑低功耗、高精度和无片外电容的条件下设计了应用于工业控制的高精度传感器系统的低功耗高精度参考源芯片的带隙基准电压源的输出缓冲级。3.完成了低功耗高精度参考源芯片的版图设计和后仿真,主要是运算放大器输入级、双极型晶体管、电流镜、电阻电容的匹配以及静电保护和闩锁效应,并根据后仿真结果调整版图布局,改善寄生参数对电路性能的影响。根据最终的芯片版图进行了后仿真,并提交流片。基于东部（DONGBU）180nm BCD工艺,本论文完成了电路设计、版图设计、版图后仿真,并提交了 GDS数据以流片进行进一步的实验验证。后仿真结果显示,在-40℃至125℃温度范围内芯片,温度系数低至10.8ppm/℃。当负载电阻为1TΩ,温度27℃,tt工艺角下,电源电压为5V时,低频时电源抑制比为-87dB;静态电流为42μA;线性调整率（Line Regulation）为26.6μV/V,负载调整率（Load Regulation）为2.8μV/mA。负载为满载,当负载电阻为120Ω,温度27℃,tt工艺角下,低频时电源抑制比为-86dB;线性调整率（Line Regulation）为1.226mV/V,负载调整率（Load Regulation）为2.9μV/mA,芯片有效面积约为0.7 mm2。
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