高精度低功耗带隙电压源设计.pdf

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1、第7卷第4期解放军理工大学学报(自然科学版)Vol.7No.42006年8月JournalofPLAUniversityofscienceandTechnologyAug.2006文章编号:1009-3443(2006)04-0326-04高精度低功耗带隙电压源设计徐勇1关宇1赵斐2肖红军1阎小静1(1.解放军理工大学理学院江苏南京211101;2.解放军理工大学气象学院江苏南京211101)摘要:设计了一种集成电路中带隙电压参考源O作为IP核集成应用于单芯片集成电路中提供与温度及电源电压无关的1.22V电压参考基准O为克服半导体器件

2、本身固有的温度特性采用正负温度系数相互抵消的方法设计实现了零温度系数的电压参考源O设计表明在-45~125C温度范围内输出电压温度系数仅为7ppm/C电源抑制比为-75dBO在5V电源电压作用下功耗电流为133pA整个IP核芯片面积为285pm>285pm采用0.6pm标准CM0s工艺实现O关键词:集成电路;知识产权核;带隙电压参考源;运算放大器;启动电路中图分类号:TN43文献标识码:ADesignOfpreciseandIOW-pOWerbandgapvOItagereference11211XUYongGUANYUZHAOFei

3、X1AOHong-jUnYANXiao-jing(1.InstituteofsciencesPLAUniv.ofsci.STech.Nanjing211101China;2.InstituteofMeteorologyPLAUniv.ofsci.STech.Nanjing211101China)Abstract:DesignofBVR(bandgapvoltagereference)usedintheintegratedcircuitWasdescribed.AsanIPcore(intellectualpropertycore)in

4、monolithiccircuitthevoltageof1.22VindependentoftemperatureandpoWersupplyWasobtained.TogetZero-temperaturecoefficientreferencevoltageapositivetempera-turecoefficientandanegative-temperaturecoefficientdeviceWorkedtogetherandtheZero-temperatureco-efficientWasachievedthough

5、semiconductorWastemperatureindependent.ThedesigindicatesthatBVRstemperaturecoefficientisonly7ppm/Cinthetemperaturerangeof-40~125CandpoWersup-plyrejectionratio(PsRR)is-75dB.ThepoWerdissipationis133pAinsupplyof5Vanddieareais285pm>285pm.ItWasfabricatedin0.6pmstandardCM0spr

6、ocess.KeyWOrds:integratedcircuit;intellectualpropertycore;bandgapvoltagereference;operationalamplifi-er;start-upcircuit在现代模数混合集成电路设计领域高性能的电压基准源设计是关键技术之一电压基准源为电1带隙基准原理路提供高精度的基准电压或由其转化为高精度电流为电路提供稳定而又精确的偏置O本文采用0.6图1给出了带隙电压基准源的原理示意图[12]OpmCM0s工艺设计实现的带隙基准电压源实现三极管发射结压降UBE在室温下

7、的温度系数为了1.222V输出电压时的低温度系数~低功耗~高电-2.2mV/C而热电压UT(UT=k0T/g)的温度系源抑制比性能O数为0.085mV/C将U乘以K后与U相加得TBEUREF=KUT-UBEO(1)收稿日期:2005-06-27.在室温条件下式(1)对温度T微分并使微分作者简介:徐勇(1974-)男讲师;研究方向:模拟与射频集成电路设计;E-mail:Xu-yong99@163.com.结果等于0即可解出K的理论设计值使得输出电第4期徐勇等:高精度低功耗带隙电压源设计327等即U得+=U-12-R1=UBE-UBE~U

8、Tln(11/1s)-121UTln(12/1s)(2)2设计中令13=211=2121s=41s=41s从而式(2)213可以变换为UT12=ln4(3)R1故输出电压U为REF图1带隙电压基准源原理UTUREF=UB