一種低溫漂帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)

楊　虹　魯　正　重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院　重慶　400065

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一種低溫漂帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)

楊虹魯正重慶郵電大學(xué)光電工程學(xué)院重慶400065

【文章摘要】

本文設(shè)計(jì)了一種適用于DC—DC轉(zhuǎn)換器的帶隙基準(zhǔn)電壓源，在0.18μm的SI MC工藝下，采用Cadence Spectre對(duì)電路進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，在5V的電源電壓下，基準(zhǔn)輸出電壓為1.214 V，在-40~+85℃范圍內(nèi)，基準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)為2.46x 10-6/℃。

【關(guān)鍵詞】

低溫漂；溫度系數(shù)；帶隙基準(zhǔn)；DC-DC轉(zhuǎn)換器

0　引言

基準(zhǔn)電壓源在各種電路系統(tǒng)中扮演著重要的角色，其電壓穩(wěn)定性、溫度特性、抗噪聲能力等直接影響系統(tǒng)的性能和精度。在眾多的基準(zhǔn)源中，帶隙基準(zhǔn)電壓源由于其高精度、溫漂低、高電源抑制比等優(yōu)點(diǎn)在ADC、DAC、振蕩器等電路中得到廣泛應(yīng)用。本文主要設(shè)計(jì)了一種適用于開關(guān)電源的帶隙基準(zhǔn)電壓源，并對(duì)其進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。

1　帶隙基準(zhǔn)電壓源電路的分析與設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路如圖1所示，由MOS晶體管M0~M6，電阻R0、R1及運(yùn)算放大器組成。晶體管Q0由n個(gè)并列的晶體管單元，而Q1是一個(gè)單晶體管單元。運(yùn)算放大器采用了一個(gè)密勒補(bǔ)償兩級(jí)運(yùn)算放大器。

M0、M1和M2構(gòu)成鏡像電流源，理想情況下，運(yùn)算放大器具有很高的增益，通過反饋環(huán)路保證A點(diǎn)與B點(diǎn)電壓相等，我們可以得到：

2　仿真與分析

為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路，本文采用了中芯國際（SIMC）0.18CMOS工藝對(duì)該電路進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果顯示，在-40~85范圍內(nèi)，輸出帶隙基準(zhǔn)電壓的溫度系數(shù)為2.46x 10-6/℃。

3　結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種帶隙基準(zhǔn)電壓源，采用密勒補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)算放大器，并且該帶隙基準(zhǔn)電壓源已經(jīng)應(yīng)用于一種DC-DC轉(zhuǎn)換器電路中，性能很好。

圖1　帶隙基準(zhǔn)電壓源電路結(jié)構(gòu)圖

圖2　密勒補(bǔ)償兩級(jí)運(yùn)算放大器電路圖

圖3　基準(zhǔn)電壓的溫度曲線圖

【參考文獻(xiàn)】

[1]張東亮, 曾以成, 陳星燕,等. 曲率補(bǔ)償?shù)蜏仄瘞痘鶞?zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)[J]. 電子元件與材料, 2015(11).

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[3]宗永玲, 陳中良. 采用分段曲率補(bǔ)償?shù)男滦蛶痘鶞?zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)[J]. 河南科學(xué), 2014(8):1467-1469.

楊虹(1966一)，男，四川蓬溪人，教授，研究方向：微電子材料與元器件及微波技術(shù)；

魯正(1989一)，男，湖北嘉魚人，研究生，研究方向：CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)。

【作者簡介】