基于汽車環(huán)境的帶隙基準電壓源的設計

式中：k為玻耳茲曼常數(shù)，k=1.380x10-23J/K；T為溫度；q為電子電量；q=1.602x10-19C。

式(7)的前兩項為與絕對溫度(PTAT)成正比的電流，設IPTAT，傳統(tǒng)基準只用該電流補償UBE，而改進后的電路的VN3、R3可生成非線性部分電流INL，即式(7)的最后一項，可有效補償UBE的非線性部分，以達到較好的溫度特性，所以：

式中，n為常數(shù)，與晶體管的制作工藝有關，n=1．5～2．2。
電路上電后，VN9和VN8構成的BE結二極管可使NN10的基極箝位于1．4V。VNl0導通，電流由VCC通過VN10灌入VN1、VN2和VN3的基極，這三個晶體管導通，從而降低啟動管功耗。基準電源電壓工作后，提高VN10的發(fā)射極電平，VN10關斷。
4．2 布局設計
由于汽車環(huán)境的特殊性，要求電路板布局嚴格，整體電路采用上海貝嶺2μm 40 V Bipolar工藝。雙極性工藝要比MOS工藝穩(wěn)定得多，通常被擊穿和損壞率較低，抗輻射和干擾能力較強。在布局時，應重點注意噪聲干擾和調(diào)試準確性，帶隙基準電壓源應緊鄰電源和地線，并且地線應與其他模塊地線分開單獨設置，這樣可避免兩條地線產(chǎn)生的紋波疊加。3個小尺寸測試壓焊塊的兩側連接多個電阻，可通過燒斷其間的金屬絲來測試實際器件的輸出值，這就為器件的準確調(diào)試提供了方便。

5 仿真結果
使用Cadence spectre分別仿真電路的溫度掃描和電源變化分析，由于參數(shù)計算結果與仿真模型存在誤差，仿真時應適當調(diào)節(jié)，保證正常輸出基準電壓。如圖4所示，當溫度從一50℃~150℃變化時，UREF從1．260 3 V變化至1．265 2 V，最大變化量為4．9 mV，溫度系數(shù)為24 ppm/℃，而普通的一階補償?shù)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/帶隙基準">帶隙基準電壓源的溫度系數(shù)大于30 ppm/℃，因此，該改進后的電路性能有較大的改善。
27℃時，當電源電壓(U)在5~16 V變化，UREF變化范圍為1．264 60～1．264 97 V，變量為0．37 mV，UREF的電源抑制特性曲線如圖5所示。

6 結語
在分析傳統(tǒng)帶運算放大器的帶隙基準電壓源的基礎上，應用曲率補償技術設計一種適用于車載電子的帶隙基準電壓源，該電路采用雙極性工藝，結構簡單新穎，集成度高且可移植性強。通過Cadence Spectre仿真結果顯示，該電路可在寬泛
的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定輸出，隨溫度變化其變化率只有24 ppm/℃，電源抑制性好．抗干擾能力強，完全符合汽車電子標準。