本文摘要:在TSMC013mu中:在MCMOS工艺条件下完成,还包括核心电路、运算放大器、偏置和启动电路设计,并使用CadenceSpectre对电路进行了建模。该电流源用于总源草稿结构,从而提高电流副本的准确性,增加电源电压对Vref的影响,对PSRR有一定的不利。

带隙基准

零场基准电压是数字模拟混合电路设计的必要参数,带隙基准电压源是生成该电压的最常用解决方案。在使用大量手持设备的今天,低功耗设计已成为当今电路设计的许多趋势。随着CMOS进程大小的增加,数字电路的功耗和面积不会大幅增加,但电源电压的上升对模拟电路设计提出了新的挑战。现有的带隙基准电压源结构仍然适应环境电源电压的拒绝,因此出现了新的低压设计。

本文采用低压带隙基准结构。在TSMC0.13mu中:在MCMOS工艺条件下完成,还包括核心电路、运算放大器、偏置和启动电路设计,并使用CadenceSpectre对电路进行了建模。

1传统带隙基准电压源的工作原理传统带隙基准电压源的工作原理是将两个温度系数相互抵消,产生0温度系数的直流功率。图1右图是现有带隙基准电压源的核心部分结构。其中双极晶体管Q2的面积是Q1的N倍。

假设运算放大器的增益足够低,忽略电路故障的情况下,输出端的电平大致相似。在VBE1=VBE2 IR1(1)下,VBE具有负温度系数,VT具有温度系数,调节N和R2/R1即可。一般在室温下,有:但是0.13mu在M的CMOS工艺中,低压MOS管的供电电压约为1.2V,因此现有的带隙基准电压源结构仍然有限。2低功率带隙基准电压源的工作原理低功率电压下带隙基准电压源的核心思想与现有结构的带隙基准相同。

另外,利用工艺参数,利用随温度变化的特性,产生正负两个温度系数的电压。超过0温度系数的目的。图2右图是低压下带隙基准电压源的核心部分电路,还包括基准电压生成和启动电路部分。

2.1带隙基准源电路由于放大器的输出端电平较大,因此通过电流镜像原理可以得到以下方程:因此,要在较低的电源电压下获得基准水平,必须自由选择R2/R1、R2/R3和N值。基于布局的设计考虑到N可以选择为8,因此可以更好地构建三极管的给定部分,并增加错误。

该电流源用于总源草稿结构,从而提高电流副本的准确性,增加电源电压对Vref的影响,对PSRR有一定的不利。CMOS过程的阻力绝对值没有偏差,但在这里使用阻力的比率,所以要尽可能保持比率的准确性。

电源电压

具体方法是,R1、R2、R3都用单位阻力并行连接来响应。设计版图时,不要尽可能将这些阻力放在一起,并在周围添加dummy,最大限度地提高工艺偏差对阻力比率的影响。2.2启动电路电路打开前,可以将Pup设置为0。

电源M1变频器,逆变器输出端为高电平,电源M2不出来。信号Pup设置为1时,电源M1关闭,逆变器输出端子电压降低,电源M2打开,P点电压降低,带隙基准电路部分开始工作,M3打开。此后,M3开始工作,电阻Rstup中流动的电流将逆变器输出端电位降低到最大逆变器偏移电压。

输入以低电位输入,电源M2恢复,启动电路结束。M3和Rstup的选择是启动电路值得注意的部分。M3中镜像电流与Rstup的电阻值相乘得到的电压值,在P点电压稳定之前,逆变器不应足以输入低电压。

电源M2逆变器。3建模分析图3是基准电压宽度随温度变化的曲线,在-30 ~ 100下,Vref基本上在3mV内波动,误差范围在5%以内。图4的右图是此设计的PSRR建模结果。

如图4所示,在低频时,PSRR约为-81dB。图5是此设计的电源电压扫描建模结果。如图所示,电源电压在1到1.8V之间,基准电路可以顺利输入约600mV的电压基准值。

4结论本文介绍了低压供电时带隙基准电压源电路的设计方法。该电路改进了现有的带隙基准电路,使输入基准电压在600mV时仍然符合0温度系数。

此设计基于TSMC0.13mu。MC-MOS进程。

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