低電壓帶隙基準(zhǔn)電壓源技術(shù)解決方案

這樣，適當(dāng)選擇R2/R1、R2/R3以及n的值，即可得到低電源電壓下的基準(zhǔn)電平。

基于版圖的設(shè)計(jì)考慮，可選擇n為8，這樣可以更好地實(shí)現(xiàn)三極管的匹配，減小誤差。該電流源使用共源共刪結(jié)構(gòu)，從而可以提高電流拷貝的精度以及減小電源電壓對(duì)Vref的影響，并在一定程度上有利于PSRR。

雖然CMOS工藝中的電阻絕對(duì)值會(huì)有偏差，但這里用到的是電阻的比值，所以要盡可能的做到比值的準(zhǔn)確。具體方法是把R1、R2、R3都用單位電阻并聯(lián)串聯(lián)來(lái)表示。版圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量把這些電阻放在一起，并在周圍加上dummy，以最大限度地減小工藝偏差對(duì)電阻比值的影響。

2．2 啟動(dòng)電路

電路開(kāi)啟前，可將Pup置為0，開(kāi)關(guān)M1關(guān)斷，反相器輸入端為高電平，開(kāi)關(guān)M2不開(kāi)；當(dāng)信號(hào)Pup置為1時(shí)，開(kāi)關(guān)M1打開(kāi)，反相器輸入端電壓被拉低，使開(kāi)關(guān)M2開(kāi)啟，P點(diǎn)電壓被拉低，帶隙基準(zhǔn)電路部分開(kāi)始工作，M3隨之開(kāi)啟；此后由于M3開(kāi)始工作，電阻Rstup上流過(guò)的電流把反相器輸入端電位抬高，超過(guò)反相器反向電壓時(shí)。輸出為低電位，開(kāi)關(guān)M2關(guān)閉，啟動(dòng)電路結(jié)束工作。M3與Rstup的選取是啟動(dòng)電路值得注意的地方，M3鏡像而來(lái)的電流與Rstup的阻值乘積得到的電壓值必須在P點(diǎn)電壓穩(wěn)定前足以使反相器輸出低電壓，并使開(kāi)關(guān)M2關(guān)斷。

3 仿真分析

圖3為基準(zhǔn)電壓幅度隨溫度變化的曲線，可以看到，從-30～100℃，Vref基本在3 mV以內(nèi)波動(dòng)，誤差范圍在5％以內(nèi)。

圖4所示是本設(shè)計(jì)的PSRR仿真結(jié)果。從圖4可以看出，在低頻時(shí)，其PSRR約為-81 dB。

圖5是本設(shè)計(jì)的電源電壓掃描仿真結(jié)果。由圖可見(jiàn)，其電源電壓在1～1．8 V之間，基準(zhǔn)電路都能很穩(wěn)定的輸出約600 mV的電壓基準(zhǔn)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文給出了一個(gè)低電壓供電時(shí)的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路的設(shè)計(jì)方法。該電路通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)電路的改進(jìn)，使輸出基準(zhǔn)電壓在600 mV仍然能滿足零溫度系數(shù)。本設(shè)計(jì)基于TSMC 0．13 μmC-MOS工藝。通過(guò)仿真，結(jié)果顯示：該電路在-30～100℃范圍內(nèi)的溫度系數(shù)為12×10-6℃，低頻下的PSRR約為-81 dB。在供電為1～1．8 V范圍內(nèi)，電路能夠工作正常，輸出電壓約600 mV。