一种高阶曲率补偿CMOS带隙基准源的设计.pdf

学术交流◆×ueshuJiaoliu 一 种高阶曲率补偿CMOS带隙基准源的设计 王宇星 ·吴 金 (1_无锡科技职业学院，江苏 无锡 214028；2．东南大学无锡分校，江苏 无锡 214135) 摘 要：提出了一种低压高阶曲率补偿的CMOS带隙基准电路。电路采用电流模BGR结构，采用对VBE的线性补偿方法。利用BISM3模 型，电源电压可在5V，在一55～125℃温度范围内，温度系数为6．034ppm／~C。在低 电源 电压，低频下PSRR为--73dB。整个带隙基准 电 压源具有好的综合性能。 关键词：CMOS带隙基准源 ；低压：曲率补偿 ；温度系数 Vm 随着集成 电路的飞速发展 ，使得 电压基准被广泛用于 DC-DC，LDO，A／D，D／A以及DRAMS、快速闪存器等模拟或 混合 电路中。他要求输出电压不随电源电压、工艺参数和温 度的变化而变化 。在众多的基准实现 电路 中，带隙基准 (BGR)电路的研究最为广泛 。就进行补偿和具有正负温度系 数的电学量而言，可以分为电流模式带隙电压基准源和 电压 模式带隙电压基准源。而常规 的电压模式带隙基准在1．2V附 近，无法适于低压基准的需求 。而 电流求和模式 的低压带 隙 图1 正温度系数 电压产生 电路 基准 电路，因其结构简单，使用方便，在低压 电子系统中获得 了越来越广泛的应用 。 2 电流模基准电路 本文基于电流求和模式，对重要参数指标之一的温度系 2．1 工作原理 数进行改进 ，设计 了二阶 曲率补偿 的带隙基准 电路 ，最后通 今年来，出现了多种低于1．2v低压下工作的新型电流模 过Cadence模拟其结果验证 了设计的正确性。 带隙基准电路结构 ，他们能够在CMOS和BICMOS不同工艺 1 带隙基准 的基本原理 下得到广泛应用。电流模带隙基准 电路的基本组成部分包括 PTAT和CTAT电流生成模块 ，具有固定斜率系数的正、负温 如果将2个具有相反温度系数 的量 以适当的权重相加 ， 度 电流，合成后得到近似零温度系数 的输出电流 ，最后在输 那么结果就会显示ted,的温度系数，甚至零温度系数。带隙 出负载 电阻上获得所需的基准 电压 ，通过调节输 出电流或负 基准就是将一个负温度系数的电压和一个正温度系数 的电 载 电阻的大小，即可方便地调节所需的输出基准 电压。这种 压加权相加来抵消温度对输出电压的影响。 亚1V的基准 电压如图2所示。 1．1 负温度系数 电压 的产生 Vm 双极晶体管的基极——发射极 电压 ( 或更一般 的 说，pn结二极管的正向电压，具有负温度系数。根据其物理特 性，结 电压vBE与温度 的关系为： rJ1 (13=Vsc-- (Vsc-- 1一 (q--a)VrIn (1) 10 』0 式 (1)中卵跟三极管的结构有关，它的值大