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1V带温度曲率补偿的CMOS带隙基准电压源的研究与设计的中期报告
一、研究背景
随着集成电路技术的快速发展,越来越多的电子设备需要高准确度、稳定性和低功耗的基准电压源。基准电压源是电子系统中的核心模块之一,其准确性和稳定性直接影响系统的性能和可靠性。因此,基准电压源的研究和设计一直是集成电路领域中一个重要的研究方向。
在CMOS技术中,基于带隙参考电压的电源成为了一种比较流行的实现方案。其中,基于PTAT电压和CTAT电压的带温度曲率补偿的电源方案被广泛应用。通过使用这两种电压源,可以实现对温度的补偿,在不同的温度范围内提供准确的参考电压。
本课题旨在研究设计一种带温度曲率补偿的CMOS带隙基准电压源,该电压源可以实现高准确度、稳定性和低功耗。目前,本课题已完成了初步的研究和模拟设计,并进行了一些实验验证。
二、中期研究进展
1.电压源的原理和设计思路
本课题采用了基于PTAT电压和CTAT电压的带温度曲率补偿方案,并采用类比数字转换器(ADC)技术实现。该方案的基本原理如图1所示:

图1 带温度曲率补偿的CMOS带隙基准电压源原理图
其中,PTAT电压和CTAT电压分别实现了随温度变化的斜率补偿和曲率补偿。ADC电路采用了一种新型的电容比较器设计,并通过基于较低的采样频率提高了采样精度,从而实现了高准确度和高稳定性。
2.电路的模拟设计
本课题通过搭建基于TSMC 0.18μm工艺的电路模型,进行了电路的模拟设计和仿真。在模拟阶段,我们着重验证了电压源的准确度、温度系数和功耗等关键性能指标。其中,基于PTAT和CTAT的温度曲率补偿方案,有效地提高了电压源的表现,使其在不同的温度范围内具有高精度和稳定性。此外,我们还对ADC电路进行了模拟设计和性能分析。
3.电路的实验验证
为了验证电路的性能,我们在实验室中进行了一些实验测试。通过基于温度控制系统和高精度示波器,我们可以测量出电压源在不同温度下的输出波形和准确度。实验结果表明,该电压源具有高准确度、稳定性和低功耗等优秀性能,并能够满足不同应用场景下的需求。
三、结论与展望
本中期报告主要介绍了带温度曲率补偿的CMOS带隙基准电压源研究的背景、研究进展和实验验证等方面。通过模拟设计和实验验证,我们证明了该电压源方案具有高准确度、稳定性和低功耗等优秀性能,能够满足不同应用场景下的需求。在后续的研究工作中,我们将继续进行电路的优化和性能的提高,以实现更加稳定、高效的电压源设计。
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