一種低電壓帶隙基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計(jì)

2 低電源帶隙基準(zhǔn)電壓源的工作原理
低電源電壓下的帶隙基準(zhǔn)電壓源的核心思想與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)相同，也是借助工藝參數(shù)隨溫度變化的特性來(lái)產(chǎn)生正負(fù)兩種溫度系數(shù)的電壓，從而達(dá)到零溫度系數(shù)的目的。圖2所示是低電壓下帶隙基準(zhǔn)電壓源的核心部分電路，包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生部分和啟動(dòng)電路部分。

2．1 帶隙基準(zhǔn)源電路
由于放大器的輸入端電平近似相等，故由電流鏡像原理可得到如下等式：

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。