采用分段曲率补偿的新型带隙基准电压源设计-论文.pdf

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1、第32卷第8期河南科学V0I．32No．82014年8月HENANSCIENCEAug．2014文章编号：1004—3918(2014)08—1467—03DOI：10．13537~．issn．1004—3918．2014．06．021采用分段曲率补偿的新型带隙基准电压源设计宗永玲，陈中良(黄淮学院，河南驻马店463000)摘要：设计了一种利用MOS晶体管产生正负温度系数电流的新型带隙基准电压源，并采用分段曲率补偿技术，从而降低基准电压的温度系数，同时增加工作温度范围．该电路使用TSMC0．6um标准CMOS工艺进行设计．Spectre仿真结果表明，电源电压为1．5V

2、，温度范围为-15—95℃时，温度系数为107ppm／~C，采用分段曲率补偿后，温度系数降为4．28ppm／~C．关键词：带隙基准；分段曲率补偿；温度系数中图分类号：TN432文献标识码：ANewTypeofBandgapReferenceVoltageResourceDesignUsingPiecewiseCurvatureCompensatingZongYongling，ChenZhongliang(HuanghuaiUniversity，Zhumadian463000，HenanChina)Abstract：Thispaperpresentsahighpreci

3、sionbandgapreferencevoltagecircuit，whichutilizesMOStransistorstogeneratepositiveandnegativeTC(temperaturecoeficient)currents．Apiecewisecurvaturecompensationtechniqueisusedtoreducethetemperaturecoeficientwithinwidertemperaturerange．TheproposedcircuitisdesignedbyTMSC0．6amstandardCMOSproce

4、ss．CadenceSpectresimulationsdemonstratethatthereferencev0Itagetemperaturecoeficientis4．28ppm／~Cwithcompensationand125ppm／~Cwithoutcompensationinthetemperaturerangefrom一15℃to95℃undera1．5Vsupplyvoltage．Keywords：bandgapreference；piecewisecurvaturecompensation；temperaturecoeficient1概述带隙基准电压

5、源广泛地应用于模拟和数模混合集成电路中，例如DA／AD转换器、DC—DC转换器、LDO等等．传统的带隙基准通过正负温度系数电压相加产生零温度系数基准电压，其基本电路结构如图1所示．M、M：和M构成镜像电流源，理想情况下，误差放大器具有很高的增益，通过反馈环路保证A点与B点电压相等，我们可以得到：‘V~In(I／Is2)=，==——尺．。㈩、～图1传统带隙基准电压源Fig．1Traditionalbandgapvoltagesource收稿日期：2014—04—30作者简介：宗永玲(1982一)，女，河南平舆人，硕士，主要研究领域为软件工程．——1468——河南科学第3

6、2卷第8期=+／R=+等lnm．(2)Vr~的值近似等于1．205V，即硅的能量带隙值．该带隙基准电压源的缺点是输出电压值固定，并且温度系数较高，很难应用于低压、低功耗、高精度的电路中．因此，近几年出现了关于低压带隙结构n和曲率补偿技术b的研究．文献[1]提出了一种新型低压带隙结构，电源电压可低至1V，但是输出基准电压的温度系数较高；文献[2—6]提出的曲率补偿技术虽然可以降低基准电压的温度系数，但是都需1要额外增加一个误差放大器来产生负温度系数正负温分段∈度系数I十曲率J电流，增加了电路的复杂度；本文克服了以上电电流产l＼补偿生电路，nr电路路的缺点，设计了一种采用

7、分段曲率补偿技术的。唧!I!竺I高精度低压带隙基准电路．2电路拓扑结构和基本工作原理图2电路拓扑结构Fig．2Thecircuittopologystructure2．1电路拓扑结构电路的拓扑结构如图2所示．厶和分别表示正温度系数电流和负温度系数电流，分段曲率补偿电路利用，1．和产生补偿电流，经过电阻后M。M与传统的带隙基准电压相加来减小温度漂移，提高输出基准电压精度．2．2正负温度系数电流产生电路正负温度系数电流产生电路如图3所示．虚线左边的电路产生正温度系数电流，右边的电路产生负温度系数电流，其工作原理如下n．M误差放大器A与M、M构成反馈环路，