一種無運放輸出可調的帶隙基準電壓源設計

杜士才，方 芳，李 娟

（中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫 214072）

1 引言

基準電壓源是集成電路設計中非常重要的單元模塊，常被用作參考電壓、偏置電壓等，其溫度特性是影響系統控制精度的主要因素，對電路性能有顯著的影響。作為系統參考源，通常要求其有較小的溫漂系數、較好的電源抑制能力，并滿足系統的功耗要求。

傳統帶隙基準電壓源通常采用運算放大器進行鉗位，然而運放的失調電壓會直接影響基準電壓的精度。因此，本文采用無運放結構產生PTAT電流，進而產生與溫度無關的基準電壓。

2 帶隙基準基本原理

圖1為一種傳統的帶隙基準電路結構。電阻R3上的電流為PTAT電流。

圖1 采用運放的帶隙基準電路

考慮到運放的鉗位作用，使得節點X、Y的電位相等，從而保證電阻R1與電阻R2上的電流相等。從而，帶隙基準輸出電壓如式（2）所示：

該結構要求運放具有增益高、失調電壓小的特點。考慮到運放本身的頻率補償會使環路穩定性變差，因此環路補償較復雜，增加了電路的設計難度。

圖2 無運放的帶隙基準電路

圖2 為傳統無運放的帶隙基準電路，通過電流鏡使A、B兩點電位相等。雖然沒有使用運放，但由于溝道調制效應，同樣會造成基準電壓精度降低。

3 電路結構及分析

在典型的帶隙基準電壓源的基礎上，設計了如圖3所示的帶隙基準電壓源，包括PTAT電流產生電路、基準電壓產生電路和上電啟動電路。

圖3 新型無運放的帶隙基準電路

3.1 PTAT電流產生電路

PTAT 電流產生電路由 MP1、MP2、Q1、Q2以及 R1組成，其中MP1、MP2的寬長比相同。……