基于反饋控制的高階溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電路

王宇星，吳　金

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基于反饋控制的高階溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電路

王宇星1，吳金2

（1.無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫 214028；2.東南大學(xué)無(wú)錫分校，江蘇無(wú)錫 214135）

提出了一種溫度系數(shù)可配置的高階非線性帶隙基準(zhǔn)補(bǔ)償技術(shù)。利用偏置支路實(shí)現(xiàn)閉環(huán)負(fù)反饋，在提高PSRR的同時(shí)，控制電路內(nèi)部管子的直流工作點(diǎn)對(duì)基準(zhǔn)電路進(jìn)行非線性高階溫度補(bǔ)償。通過(guò)優(yōu)化電路參數(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步改善了溫度系數(shù)并且提高了整個(gè)電路的工藝穩(wěn)定性。基于CSMC 0.5 μm CMOS工藝的仿真結(jié)果表明，在-55～125℃溫度范圍內(nèi)兩種模式基準(zhǔn)電壓溫度系數(shù)為1.24×10-6/℃和2.841×10-6/℃，并具有非常好的工藝穩(wěn)定性。在低頻范圍內(nèi)平均電源抑制比達(dá)到46.3dB和70.6dB以上。

帶隙基準(zhǔn)；溫度系數(shù)；電源抑制比；工藝穩(wěn)定性

1　引言

SOC系統(tǒng)集成對(duì)帶隙電壓基準(zhǔn)IP電路提出了越來(lái)越高的要求。帶隙基準(zhǔn)就進(jìn)行補(bǔ)償和具有正負(fù)溫度系數(shù)的電學(xué)量而言，可以分為電流模式帶隙電壓基準(zhǔn)源［2］和電壓模式帶隙電壓基準(zhǔn)源［3］。現(xiàn)有的電壓模帶隙基準(zhǔn)基于△VBE正溫度系數(shù)（PTAT）電壓與VBE負(fù)溫度系數(shù)（IPTAT）線性補(bǔ)償?shù)脑恚?～3］，一階線性補(bǔ)償后仍殘留一定的溫度系數(shù)，典型的溫度系數(shù)為7×10-6/℃以上［4～6］，PSRR在33 dB左右，同時(shí)由于電路中電流鏡失配造成PSRR指標(biāo)難以提高。

本文設(shè)計(jì)一種負(fù)反饋偏置控制的帶隙基準(zhǔn)電路，通過(guò)基于W/L失配控制的參數(shù)設(shè)計(jì)，提出了一種基于電路工作狀態(tài)點(diǎn)控制的溫度系數(shù)補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)了高階溫度補(bǔ)償特性，在保持較高電源抑制比（PSRR）的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了電路工藝實(shí)現(xiàn)的健壯性。以上結(jié)構(gòu)對(duì)電壓模和電流模帶隙基準(zhǔn)均能適用，滿足了更廣范圍下對(duì)高性能基準(zhǔn)的應(yīng)用需要。……