高精度BiCMOS基准源温度补偿策略及电路实现

摘要

基准是电路中的标尺，基准源的精度和性能决定着整个系统的功能和性能的实现。近年来，随着集成电路的特征尺寸不断减小，芯片的供电电压和功耗不断降低，对基准源的性能要求也越来越高。对于一个合格的高性能基准源，低温度系数是最基础也是最重要的技术指标。
　　 本文介绍了基准源设计的发展过程和基本的基准源电路结构，研究了基准源设计中所要求的达到的基本性能，其中着重讨论了基准源的温度补偿原理和方法，分析对比了几种常见的高阶补偿策略。
　　 论文设计了一个高精度BiCMOS带隙基准电压源，并基于ASMC0.35umBiCMOS工艺进行电路仿真。采用一阶温度补偿的电流求和模式时，基准源温度系数为35ppm/℃，低频时的电源电压抑制比为98.8dB，并且具有较好的电源电压调整率。采用高阶温度补偿模式时，利用电阻的温度特性法进行高阶补偿后，温度系数达到14ppm/℃，低频时的电源电压抑制比为245dB，基准源的温度性能得到了很大的提高。论文所设计的基准源版图有效面积为824*322um2，适用于各种混合信号集成系统。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 基准源电路的研究背景和意义

1.2 国内外研究的历史、现状与趋势

1.3 本文的主要内容

第二章 基准源电路的工作原理及结构分析

2.1 基准源的主要性能参数

2.2 带隙基准源的工作原理

2.2.1 VBE的负温度系数特性

2.2.2 △VBE的正温度系数特性

2.2.3 带隙基准电压的产生

2.3 传统带隙基准源的电路结构

2.3.1 Widlar带隙基准源

2.3.2 Brokaw带隙基准源

2.3.3 CMOS带隙基准源

2.4 本章小结

第三章 基准源高阶补偿策略

3.1 VBE的高阶温度特性

3.2 常见高阶温度补偿策略

3.2.1 二阶曲率补偿法

3.2.2 指数曲率补偿法

3.2.3 利用电阻的温度特性法

3.2.4 VBE线性化法

3.2.5 分段线性补偿法

3.3 本章小结

第四章 温度补偿高精度基准电压源设计

4.1 基准源的模式选择

4.1.1 电压求和模式带隙基准源

4.1.2 电流求和模式带隙基准源

4.2 基准源的总体设计

4.2.1 工作电压VDDL的设计

4.2.2 亚阈值运放的设计

4.2.3 PTAT电流模块的设计

4.2.4 CTAT电流模块的设计

4.2.5 启动和偏置电路的设计

4.2.6 基准源整体电路结构

4.3 基准源的高阶温度补偿

4.3.1 利用电阻的温度特性法

4.3.2 VBE线性化法

4.4 本章小结

第五章 版图设计

5.1 版图设计的基本考虑

5.1.1 匹配性设计

5.1.2 消除耦合的设计

5.1.3 减小寄生参数的设计

5.2 基准源的版图设计

5.2.1 电流镜版图的设计

5.2.2 运放输入对管版图的设计

5.2.3 三极管版图的设计

5.2.4 带隙整体电路的版图设计

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

研究成果