低功耗电压基准源的设计(2)
Key words: bandgap reference; Low power consumption; Temperature coefficient; Reference voltage
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究课题的背景及意义 1
1.2国内外研究历史及现状 2
1.3本论文的主要工作及结构安排 2
第二章 传统带隙电压基准设计 4
2.1 工作原理 4
2.1.1负温度系数电压 4
2.1.2正温度系数电压 4
2.1.3实现零温度系数的基准电压 5
2.2传统设计结构 6
第三章 低功耗电压基准设计 8
3.1设计原理 8
3.1.1 亚阈值区MOS管电压电流对温度的表达式 8
3.1.2本设计中与PVT无关的Vo产生机理 9
3.2启动电路设计 11
3.3本设计关注的主要性能指标 13
3.4预期性能指标 13
第四章 电路设计与仿真 15
4.1参数设计 15
4.2电路仿真 17
4.3仿真结果分析 21
结束语 23
致谢 24
参考文献 25
绪论
1.1研究课题的背景及意义
模拟电路广泛地说可以包括两种，即电压基准和电流基准。基准源的重要性能参数有温度系数，电源抑制比PSRR，线性调整率（Line Regulation），功率等等。这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度（T）的关系是确定的。产生基准是为了构建一个与电源和工艺无关、具有确定温度特性的直流电压或电流。所谓基准电压源是指能提供高精度、高稳定度基准量的电源,它被普遍地在模数转换器（ ）、数模转换器（ ）、稳压器等电路中使用。
随着现在微电子技术和通信技术的进步，IC已走入超深亚微米时代，它的发展方向一直是追求高频、高速、高集成度、多功能、低功耗。在进步的同时，IC一步步与其他科学和技术相联系，产生新的方向，新的学科和专业，不断的使传统专业分工的格局发生变化，促使SOC系统（System on Chip）越来越复杂。这对模拟电路基础模块的电压，功耗，精度和速度等，产生了更加高的标准，传统的带隙基准源电路结构逐步地很难达到新的标准。
所以近几年来，国内外的研究者都开始对传统带隙基准源进行改进，主要是在降低TC，提高电源抑制比，使带隙基准可以工作在低电源电压下，表现出低功耗、低噪声、低温度、高精度等特点这些方面。在2005年以前，我国对带隙基准源电路的研究不是很多，这方面的论文和资料也很少见，但最近几年，带隙基准源电路越来越受国内外学者的关注和研究，相关的科研项目也越来越多。虽然研究者们对带隙基准源电路的改进仍有很多缺陷，不可以同时达到低功耗、低噪声、低温度、高精度等特性，但总的进步趋势不错，也列举了一些对传统带隙基准源电路的改进方式。电压基准源为集成电路芯片提供高精度的基准电压（Reference Voltage）。当工艺、温度、电源电压乃至负载发生改变时，杰出的基准源要维持相较稳定的状态以满足系统高精度的要求。由于带隙基准电压源可以满足高电源抑制比以及低温度系数（TC），该电路结构是目前各类基准电压源电路中性能最好的结构。它的温度稳定性和抗噪性能对整个电路系统的精度和性能都有影响。
在 技术中，最常用的一类电压基准是带隙基准，它是通过寄生的双极型晶体管来实现的，这也导致了它会占用较大的芯片面积，结构变复杂，并且功耗普遍偏大。对此，本文中给出一种结构简单，功耗低，并且性能可以媲美传统基准的新型基准电路。该电路的基准输出生成原理类似于电压模带隙基准，但不运用寄生的双极型晶体管。