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《cmos帶隙基準(zhǔn)電壓源中的曲率校正方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、《現(xiàn)代電子技術(shù)》2006年第5期總第220期t電子技術(shù)應(yīng)用üCMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源中的曲率校正方法史侃俊,許維勝,余有靈(同濟大學(xué)上海200092)摘要:基準(zhǔn)電壓源是集成電路系統(tǒng)中一個非常重要的構(gòu)成單元。結(jié)合近年來的設(shè)計經(jīng)驗,首先給出了帶隙基準(zhǔn)源曲率產(chǎn)生的主要原因,而后介紹了在高性能CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源中所廣泛采用的幾種曲率校正方法。給出并分析了一些近年來采用曲率校正方法的CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源核心電路以及他們的設(shè)計原理、理論推導(dǎo)、參考電路和特點。最后,對于所討論的基準(zhǔn)源電路進行了性能比較和優(yōu)缺點分析。關(guān)鍵詞:CMOS;帶隙基準(zhǔn)源;曲率校正;集成電路中圖分
2、類號:TN432文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1004373X(2006)0511304DesignConsiderationsofRecentCurvatureCorrectedCMOSBandgapReferenceSHIKanjun,XUWeisheng,YUYouling(TongjiUniversity,Shanghai,200092,China)Abstract:VoltagereferenceisoneofthemostimportantICcells.Themainreasonthatproducesthecurvatureisintroduced
3、andthedesignconsiderationsofrecentcurvaturecorrectedCMOSbandgapreferencesarediscussedinthispaper.SomerencentlyreportedcorecircuitsofCMOSbandgapreferenceswithcurvaturecorrectionareincludedandanalyzed,withregardtothedesignprinciples,theoreticalderivation,referencecircuitsandfeatures.
4、Moreover,acomparisonismadeonperformancesofmentionedcircuits.Keywords:CMOS;bandgapreference;curvaturecorrection;integratedcircuit介紹傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)源的固有曲率的產(chǎn)生原因,然后就上述1引言的幾種曲率校正方法做一分析?；鶞?zhǔn)電壓源是所有集成電路系統(tǒng)中的重要模塊。在2傳統(tǒng)帶隙電壓基準(zhǔn)源中的曲率諸如A/D,D/A轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)、電壓預(yù)調(diào)整器等電路中,基準(zhǔn)電壓源的特性(如基準(zhǔn)電壓值VREF、溫度系數(shù)TC、溫在CMOS工藝下,廣泛采用垂直寄生晶體管
5、來實現(xiàn)度范圍TR、功耗等)直接決定著這些電路的性能。至今為如圖1的電路。止,人們提出了許多技術(shù)用以制造出一個與電源、溫度無關(guān)的基準(zhǔn)源。其中,帶隙基準(zhǔn)源被認(rèn)為是性能最佳也是應(yīng)用最為普遍的基準(zhǔn)源。但是,在帶隙基準(zhǔn)源中,VREFT(基準(zhǔn)電壓值溫度)曲線的曲率是有限的,即帶隙電壓的溫度系數(shù)TC在某一溫度下為零,在其他溫度下為正值或負(fù)值。這曲率主要是由于基極發(fā)射極電壓、集電極電流和失調(diào)電壓(如果電路[1]中含有運放)隨溫度改變而引起的。另外,在普通的CMOS工藝下,由于采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的晶體管具有一些特殊性質(zhì)、CMOS運放具有高失調(diào)和高溫漂、以及帶圖1一個簡單的帶
6、隙基準(zhǔn)源電路隙電路含有固有曲率等問題,都使得傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)源電由于M3和M4的鉗位作用使得VA=VB,從而令Q0,[2]路的精度變差。Q1以及R1組成的電路產(chǎn)生正比于溫度(PTAT)的電流,因此,要獲得高性能的帶隙電壓基準(zhǔn)源,就必須使用而由M1,M2,M5形成的電流鏡使得各支路電路電流都成各種曲率校正方法來抑制VREF的變化。近年來,許多曲率為PTAT電流。可以得到:校正方法被提出并且被證明為行之有效的,例如文獻[2]R2VREF=VEB3+Vtln(N)(1)中提出的二階溫度補償、文獻[3]中提出的指數(shù)溫度補償、R1文獻[4]中提出的VBE線性化方法、文獻
7、[5]中利用不同材所得到的電壓在硅的帶隙電壓11205V左右。由于BE結(jié)料電阻的相異溫度特性進行曲率校正的方法等。本文將電壓VEB具有負(fù)溫度系數(shù),熱電壓Vt具有正溫度系數(shù),因此只要合理地選擇R2/R1和N,就可以得到溫度系數(shù)較低收稿日期:20050908的基準(zhǔn)電壓。113?1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net工控技術(shù)史侃俊等:CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源中的曲率校正方法然而,不考慮其他的誤差因素(諸如運放失調(diào)、晶體管R
8、3R2R2=VEB1+VtlnN+VtlnT(8)的
