高精度曲率校正带隙基准电压源的设计

发布时间：2017-03-31 19:11

  本文关键词：高精度曲率校正带隙基准电压源的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为电路系统中的标尺,基准电压源是电源管理芯片、数据转换器等集成电路(IC)中不可缺少的子模块,其精度与相应电路的性能息息相关。近些年来,电子设备的升级换代和新型电子产品投放市场的速度都在迅猛增长,这要求高性能的集成电路芯片作为支撑。基准电压源是集成电路中的一个关键模块,对于其的优化设计显得尤为重要。鉴于上述情况,本文对高精度带隙基准电压源的设计进行了研究,旨在设计具有低温度系数和高电源抑制能力的基准电压源。本论文在对带隙基准电压源基本结构和工作原理进行分析的基础上,对降低带隙基准源的温度系数和提高电源抑制能力的方法进行了研究和比较,设计了一种混合模式输出级的高阶带隙基准电压源。采用分段线性补偿技术对基准电压的高阶温度分量进行了精确修调,使得基准电压的温度系数大幅降低；采用伪电源电压技术对供电进行预稳压,提高基准源的电源抑制比,同时也可为芯片其它模块提供稳定的供电电压,提升芯片整体的性能。基于0.5um BiCMOS工艺,在Hspice仿真软件下分析了基准源的各项性能。加入分段线性补偿前,基准电压的温度系数为14.28ppm/℃,补偿后温度系数降至0.43ppm/℃;加入预稳压电路前,基准源的电源抑制比为-75.5dB,电源电压调整率为198.5uV/V,预稳压后,基准源的电源抑制比为-99.7dB,电源电压调整率为9.2uV/V。优化后,基准源的精度有了大幅提升,设计的高阶温度补偿电路和预稳压电路具有较强的灵活性和可移植性。
【关键词】：带隙基准电压源 混合模式 高阶温度补偿 伪电源电压
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN86
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 基准源的国内外研究现状11-12
• 1.3 本文的主要工作12-13
• 第二章 基准电压源的基础理论13-34
• 2.1 基准电压源的分类13-17
• 2.1.1 正向偏置二极管基准源13-14
• 2.1.2 齐纳基准源14-15
• 2.1.3 带隙基准电压源15-17
• 2.2 带隙基准电压源的分类17-21
• 2.2.1 双极型带隙基准电压源18-19
• 2.2.2 CMOS带隙基准电压源19-21
• 2.3 带隙基准电压源的基本核心结构21-24
• 2.3.1 Brokaw带隙基准电压源21-22
• 2.3.2 Kuijk带隙基准电压源22-23
• 2.3.3 Widlar带隙基准电压源23-24
• 2.4 带隙基准源高阶温度补偿的原理24-26
• 2.5 常见带隙基准源高阶温度补偿方法26-33
• 2.5.1 电阻比例补偿技术27-29
• 2.5.2 二极管环路补偿技术29-30
• 2.5.3 指数补偿技术30-31
• 2.5.4 分段线性电流模技术31-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 高阶带隙基准电压源的优化设计34-53
• 3.1 一阶带隙基准电压源核心电路的设计34-41
• 3.1.1 一阶带隙基准电压源核心电路的设计与分析34-36
• 3.1.2 一阶带隙基准电压源温度特性的分析36-37
• 3.1.3 一阶带隙基准电压源电源抑制特性的分析37-41
• 3.2 高阶带隙基准电压源的优化设计41-52
• 3.2.1 高阶带隙基准电压源输出级的设计41-43
• 3.2.2 带隙基准电压源电源抑制能力的提升43-47
• 3.2.3 带隙基准电压源温度稳定性的提升47-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 高阶带隙基准电压源的仿真分析53-60
• 4.1 仿真工具简介及容差分析方法53-54
• 4.2 高阶带隙基准电压源的仿真结果与分析54-59
• 4.2.1 温度特性54-55
• 4.2.2 电源抑制比55-56
• 4.2.3 电源电压调整率56-57
• 4.2.4 基准源环路稳定性57-58
• 4.2.5 启动时间58-59
• 4.2.6 与参考文献的比较59
• 4.3 本章小结59-60
• 结论与未来的工作60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-68
• 攻读硕士期间发表的论文68

【参考文献】

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本文编号：279991