论文部分内容阅读
近年来由于集成工艺水平的提高,电路设计技术的不断改进,设计模拟集成电路得到了较大的进展,同时也对所设计电路的性能提出了新的挑战。带隙基准电压源之所以是模拟电路中的重要模块,是因为它能够提供近似恒定的参考电压,此电压不随温度、电源电压和工艺之变而变。这一优良特性使得带隙基准电压源在诸多集成电路中得到了广泛的应用。但它产生的基准电压精度、抗干扰能力和温度稳定性等参数直接影响着整个电源的性能。因此,设计高性能带隙基准源具有实际工程意义。基于带隙基准的基本原理,设计了一种高精度、高电源抑制比（PSRR）、低温度系数（TC）的带隙基准电压源。所设计的带隙基准电压源包括核心电路、运算放大器（运放）、偏置电路和启动电路四个部分：核心电路选用Brokaw带隙基准电路为基础进行设计；运放选择双极型晶体管为输入、MOSFET提供偏流的两级差分运放电路；偏置电路采用低压共源-共栅电流镜和低压、自偏置共源-共栅电流镜；启动电路中引入反相器,启动后可以自动断开电路以减少功耗。为了进一步提高所设计的带隙基准电压源的性能,首先用指数曲率补偿技术来降低温度系数,然后接入负反馈回路用来提高低频时电源电压抑制比,再在此基础上加入共栅MOSFET屏蔽电源影响,最后在输出端接入RC滤波电路,以提高高频时的电源电压抑制比。采用TSMC 0.6μm BiCMOS工艺参数,并通过HSPICE软件对整个带隙基准电路进行了仿真。结果表明,在温度范围—40°C～100℃时,温度系数为7.2ppm/℃；在3.5 V电源电压和温度25℃下,电源电压调整率为0.23 mV/V；在频率范围10Hz-1GHz时,平均电源电压抑制比已经达到100 dB以上；当电源电压在2.5 V-5 V范围内变化时,带隙基准源能产生997.6 mV的输出电压；静态电流为1.6 nA；启动时间为500μs；噪声低于65 nV（Hz）-1/2,这些指标都达到了电路设计的目标,因而所设计的带隙基准电压源电路具有高电源抑制比、低温度系数等技术优势。