基于BiCMOS工藝的電壓基準(zhǔn)電路的研究與設(shè)計.pdf

1、基準(zhǔn)電壓源廣泛應(yīng)用于各種模擬集成電路、數(shù)模混合信號集成電路和系統(tǒng)集成芯片(SOC)中，是集成電路中一個重要的單元模塊，也是各種傳感器，AID、D/A轉(zhuǎn)換器以及通信電路中的基本元件。它的溫度穩(wěn)定性和電源電壓抑制比是影響整個系統(tǒng)精度和性能的關(guān)鍵性因素。因此，設(shè)計具有高溫度穩(wěn)定性和很好的電源電壓抑制比的基準(zhǔn)電壓源具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 基于基準(zhǔn)電壓源的重要性，本論文研究并設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一種具有高穩(wěn)定性的帶隙基準(zhǔn)電路。 本文在分析

2、比較各種基準(zhǔn)電壓源性能的前提下，選擇了帶隙基準(zhǔn)電壓源中的Brokaw結(jié)構(gòu)作為設(shè)計的基礎(chǔ)，并對其原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。為了進(jìn)一步提高基準(zhǔn)電壓源的性能，在深入研究溫度和電源電壓的變化對帶隙基準(zhǔn)電路穩(wěn)定性影響的基礎(chǔ)上，指出基極一發(fā)射極電壓與溫度的非線性關(guān)系以及溝道長度調(diào)制效應(yīng)引起的偏置電流變化是造成基準(zhǔn)不穩(wěn)定的主要原因，并采用了相應(yīng)的補(bǔ)償措施。針對前者，采用了一種高階溫度補(bǔ)償法一指數(shù)曲率補(bǔ)償法來進(jìn)行補(bǔ)償：通過在PTAT產(chǎn)生電路的基極引入一個小

3、電阻，從而在VREF中迭加一個溫度的指數(shù)函數(shù)項來達(dá)到消除高次項的目的；針對后者，提出了一種鉗位互補(bǔ)補(bǔ)償法來穩(wěn)定偏置電流，進(jìn)而穩(wěn)定基準(zhǔn)。另外，對所采用的運(yùn)算放大器、啟動電路和偏置電路也進(jìn)行了研究，并設(shè)計了優(yōu)化合理的電路結(jié)構(gòu)。 通過Hspice驗證，該電路的溫度系數(shù)僅為1.43ppm/℃，并具有0.105mV/V的電源電壓調(diào)整率和直流PSRR為65dB的高電源抑制比，以及高達(dá)-80dB的交流PSRR和低噪聲的特性。該電路不僅完全滿足