一种Bipolar带隙基准电压源设计.pdf

《一种Bipolar带隙基准电压源设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章引言基准电压源或电压参考(VoltageReference)通常是指在电路中用作电压基准的高稳定度的电压源.随着集成电路规模的不断增大，尤其是系统集成技术(SOC)的发展，它也成为大规模、超大规模集成电路和几乎所有数字模拟系统中不可缺少的基本电路模块。在许多集成电路和电路单元中，如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、线性稳压器和开关稳压器，都需要精密而又稳定的电压基准.在数模转换器中，DAC根据呈现在其输入端上的数字输入信号，从DC基准电压中选择和产生模拟输出;在模数转换器中，DC电压基准又与模拟输入信号一起用于产生数字化的输出信号。在精密测量仪

2、器仪表和广泛应用的数字通信系统中都经常把基准电压源用作系统测量和校准的基准。因此，基准电压源在模拟集成电路中占有很重要的地位，它直接影响着电子系统的性能和精度.近年来对它的研究也一直很活跃，运用双极型工艺制成的基准电压源已能达到相当高的性能和精度。在许多集成电路和电路单元中，如数模转换器(DAC)、模数转换器(ADC)、线性稳压器和开关稳压器，都需要精密而又稳定的电压基准.在数模转换器中，DAC根据呈现在其输入端上的数字输入信号，从DC基准电压中选择和产生模拟输出;在模数转换器中，DC电压基准又与模拟输入信号一起用于产生数字化的输出信号。在精密测量仪器仪表和广

3、泛应用的数字通信系统中都经常把基准电压源用作系统测量和校准的基准。因此，基准电压源在模拟集成电路中占有很重要的地位，它直接影响着电子系统的性能和精度.近年来对它的研究也一直很活跃，运用双极型工艺制成的基准电压源已能达到相当高的性能和精度。1.1带隙基准电压源的研究现状零温度系数的基准电压源，是人们在电子仪器和精密测量系统中长期追求的一种基本部件。传统的基准电压源是基于晶体管或稳压管的原理制成的，其电压−3−4温漂在mV/℃级，电压温度系数高达10V/℃--10V/℃，根本无法满足现代电子测量的需要.随着带隙基准电压源的问世，上述愿望才变为现实.带隙基准电压源由

4、于其在电源电压、功耗、长期稳定性等方面的独特优势，一直为设计师所研究和关注，因而得到了更广泛的应用。在带隙基准电压源电路的发展过程中，双极型电路最为成熟，由于采用了带隙基准或齐纳击穿电压作为稳定的电压单元，使其在精度和稳定性方面都达到了相当高的水平。而在MOS电路中，由于器件的选择有限，而且器件的基本参数与工艺参数都对温度有着强烈的依赖关系，给电路设计带来了一定的困难。但是，由于MOS电路，特别是CMOS电路的低功耗、高噪容、高集成度和高抗干扰等独特优点，以及其高速问题的逐步解决，使得CMOS技术得到了迅猛发展，相继出现了电流密度比补偿型、弱反型工作型和多晶硅

5、栅功函数差型等多种CMOS集成带隙基准电压源，并且随着电路结构的不断改进和新技术的开发应用，其性能也在不断提高.研究这些电压源的电路结构，可以从中得到许多启示，并对以后的电路设计起到重要的指导意义。1.2本文的选题意义和研究内容一、意义：高密度数字集成制作技术的突破结合EDA的成就，使得单片数字系统集成已成为现实，研究能直接与自然界物理电信号联系的完整意义上的系统集成芯片已成为研究者着重关注的目标。完整意义上的系统集成技术的核心是模拟电路系统与数字电路系统的兼容集成，实际上就是利用“电路结构”和“制作工艺”两个可变量的调整，使得完整系统能统一集成。显然成本最低

6、的是采用标准数字电路制作工艺，同时又能兼容制作集成模拟电路。这些条件对当今系统集成中模拟电路的发展提出了一系列的新要求:低电压、低功耗、高速化。二、主要工作:1.阅读各种关于基准源的paper,对基准源做充分的了解.根据对基准源的认识,选择一种电路结构,并根据需求对电路进行修改.然后分析电路工作过程及状态.2.推演此基准源各参数的表达式,并根据一些设定值推导各个BJT管的参数及各个电阻阻值.3.根据所确定的参数值,用Hspice仿真电路.并适当调整某些参数值,使基准源的温漂,PSRR,稳定性达到bipolar带隙基准源的要求.第二章带隙基准电压源的研究2.1基

7、准电压源的分类及特点理想的基准电压源应不受电源和温度的影响，在电路中能提供稳定的电压，“基准”这一术语正说明基准电压源的数值应比一般电源具有更高的精度和稳定性。一般情况下，可用电阻分压作为基准电压，但它只能作为放大器的偏置电压或提供放大器的工作电流。这主要是由于其自身没有稳压作用，故输出电压的稳定性完全依赖于电源电压的稳定性。另外，也可用二极管的正向压降作为基准电压，它可克服上述电路的缺点，得到不依赖于电源电压的恒定基准电压，但其电压的稳定性并不高，且温度系数是负的，约为-2mV/℃。还可用硅稳压二极管(简称稳压管或齐纳管)的击穿电压作为基准电压，它可克服正向

8、二极管作为基准电压的一些缺点，但其温度