基于電阻網(wǎng)絡(luò)修調(diào)的高精度基準(zhǔn)源

胥 權(quán)，趙 新，龔 敏，高 博，Maureen Willis

（四川大學(xué)物理學(xué)院微電子系微電子技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610064）

1 引言

隨著工藝尺寸的縮小，越來越多的A/D、D/A 轉(zhuǎn)化器芯片選擇在片上集成基準(zhǔn)源電路，追求高精度的集成電路系統(tǒng)對(duì)于基準(zhǔn)源的溫度系數(shù)有著較高的要求。實(shí)際芯片制造過程中，基準(zhǔn)電壓受工藝影響存在實(shí)際誤差。傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源一般僅對(duì)三極管基極-發(fā)射極電壓VBE進(jìn)行一階溫度系數(shù)補(bǔ)償，而不去考慮其中包含的溫度高階非線性項(xiàng)，因此溫度系數(shù)僅能達(dá)到20×10－6/℃～100×10－6/℃，難以滿足高精度系統(tǒng)對(duì)基準(zhǔn)源的要求[1]。對(duì)此，有研究報(bào)道提出了高階非線性溫度補(bǔ)償技術(shù)。常用的高階溫度補(bǔ)償技術(shù)有指數(shù)曲率補(bǔ)償、分段式溫度補(bǔ)償[2-3]、電阻比例補(bǔ)償以及VBE線性化補(bǔ)償?shù)萚4]，通過補(bǔ)償可實(shí)現(xiàn)3×10－6/℃～6×10－6/℃的溫度系數(shù)。

芯片制作并完成封裝后，由于設(shè)備精度以及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的問題，實(shí)際器件參數(shù)與設(shè)計(jì)電路中器件參數(shù)存在差異，難以通過理論分析進(jìn)行修調(diào)。例如芯片實(shí)際制造過程中電阻阻值存在10%～30%的偏差，電阻間失配為0.1%～1%[5]，此外電阻阻值還受溫度的影響。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量進(jìn)行摸索性測(cè)試，只能在溫度范圍內(nèi)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn)，耗費(fèi)大量時(shí)間和成本。因此修調(diào)電路被大量應(yīng)用于處理設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)際參數(shù)間的誤差。

本文設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)源通過高階補(bǔ)償電路使溫度漂移系數(shù)達(dá)到2.98×10－6/℃。為了實(shí)現(xiàn)片上重設(shè)基準(zhǔn)源輸出電壓的精度，引入了數(shù)字修調(diào)技術(shù)進(jìn)行調(diào)控。通過設(shè)計(jì)基于電阻網(wǎng)絡(luò)的修調(diào)電路，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)輸出電壓可調(diào)整的基準(zhǔn)源。……