新型基于亚阈值区的高稳定性低功耗全MOS电压基准源

发布时间：2024-03-21 03:34

　　电压基准源是模拟集成电路中的一个重要的单元,广泛应用于模数转换器、数模转换器、动态存储器等集成电路中。传统的带隙基准电压源结构由于工作电压高,静态功耗过大且引入了电阻造成了面积过大等问题;能源问题和芯片散热对工作性能的影响驱使着芯片设计往低功耗方向进行;于是低功耗的趋势使得基准源电路的设计转向研究CMOS电压基准源电路。但随着集成电路技术的不断发展,CMOS管的沟道长度越来越短,在集成电路制造过程中,难免会产生管子各个参数的工艺偏差等非理想因素,以及在外界温度和噪声波动的干扰下,会使得电路工作异常,对基准源电路的稳定性造成诸多影响;为此我们需要对电路地稳定性加以提升。本论文从低功耗及高稳定性的角度入手,使用TSMC65nm工艺设计一个低功耗高性能的电压基准源,它基于MOS管的亚阈值区工作,工作电流极低,大概几个微安或者更低,确保其低功耗;此外还要保证它对工艺、温度、电源电压不敏感,即在外界各项干扰因素下,它仍能输出稳定的基准电压供给如数模转换器或放大器做偏压用,使得这些系统能正常运行。本文首先介绍了电压基准源的种类和工作原理及其主要测量指标;之后研究搭建基准源电路的两大核心模块:偏置电...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1带隙基准电压源工作原理

新型基于亚阈值区的高稳定性低功耗全MOS电压基准源第8页共61页第二章电压基准源电路的介绍2.1电压基准源的基本概念电压基准源是一个理想地产生恒定电压的电路，而与设备上的负载，电源电压波动，温度变化和芯片的工艺偏差等无关。电压基准源可提供一个稳定的偏置电压，用于运算放大器、模数转....

图2-2PTAT电压产生电路

新型基于亚阈值区的高稳定性低功耗全MOS电压基准源第10页共61页温下，当为0.7V左右时，可以算出具有-2mV/℃的温度系数，说明本身与温度有关，所以便是我们需要的CTAT电压2.2.1.2正温度系数电压的产生图2-2PTAT电压产生电路由图2-2所示，在不同的电流条件下，BJ....

图2-4CMOS亚阈值基准电压源

新型基于亚阈值区的高稳定性低功耗全MOS电压基准源第12页共61页而我们为了进一步消除短沟道器件可能存在的体效应，需要将MOS管的衬底和源极相连。由此得到的基准源电压为：=K·=1·2+1(2-17)其中K为5和2的宽长比之比。因此，通过恰当地选取N、K、2/1这三个值，我们就能....

图3-1输出特性曲线及其等效阻抗结构示意图

新型基于亚阈值区的高稳定性低功耗全MOS电压基准源第17页共61页==()2·=1+=+(3-3)式(3-3)中，=1/，输出阻抗受输出电流与输出电压的共同影响，因此输出阻抗将表现出一定的非线性变化。在长沟近似下，若=0，则输出阻抗受的非线性影响被有效抑制，但通过的调制作用则近似....

本文编号：3933764