CMOS带隙基准源研究以及应用

发布时间：2019-09-24 04:53

【摘要】：基准源作为集成电路中的基本电路,具有比芯片外部电源更好的精确度和稳定性,而带隙基准源具有低温度系数、低压低功耗和高电源抑制比等良好的性能,在模/数转换器、数/模转换器、动态存储器以及Flash存储器等集成电路系统中得到了广泛的应用。本文介绍了带隙电压基准源的性能指标、基本原理和基本电路结构,并重点分析了带隙电路的误差来源以及温度补偿方法,在此基础上设计了带隙基准源电压源电路。该电路采用电流模结构的带隙基准电路实现了低电源电压工作,并利用VBE线性化补偿实现了在低压下的高阶温度补偿。为了提高基准源电路的电源电压抑制比,在传统带隙基准源电压源电路结构中加入一级电压减法电路,并通过将电源电压噪声直接馈送到反馈环路中实现抑制电源噪声。在带隙基准电压源电路的基础上,通过在其输出端接入电压跟随器而引出基准电压,并进而实现了基准电流源电路。所设计的低压差线性稳压器电路是以带隙基准电压源电路为核心,带隙基准电压源电路提供基准电压,基准电压接入误差放大器,误差放大器输出端和正向输入端接功率管从而形成负反馈环路,利用反馈电路调节电压使得输出电压保持稳定。本文基于SMIC 0.18μm CMOS工艺库进行电路设计与仿真。实验结果表明,所设计的CMOS带隙基准电压源在室温(25℃)下,稳定工作时的输出电压为700.1mV,在-40~125℃的温度范围内,温度系数为6.855ppm/℃,低频时电源电压抑制比为-95dB,参考电源在0.6~1.8V范围内变化时线性调整率为0.2%,低频环路增益为-85dB,相位裕度为61°,电路启动时间为4μs。以带隙基准电压源为基础设计的基准电流源温度系数为40ppm/℃。本文设计的低压差线性稳压器仿真后实验结果表明,负载电流在10~1000μA范围内变化时负载调整率为0.005%,参考电源在0.6~1.8V范围内变化时线性调整率为0.25%,低频时电源电压抑制比为-65dB。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN432

【共引文献】

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本文编号：2540680