低压低功耗CMOS带隙基准电压源设计

摘要

在模/数转换器、数/模转换器、动态存储器、Flash存储器等集成电路设计中，低温度系数、低压低功耗、高电源抑制比的基准源设计是十分关键的。随着深亚微米集成电路技术的不断发展，集成电路的电源电压越来越低，研究基于标准CMOS工艺的低压低功耗基准源设计是十分必要的。 由于带隙基准源能够实现高电源抑制比和低温度系数，是目前各种基准电压源电路中性能最佳的基准源电路。因此本文主要工作是设计一个低压低功耗的CMOS带隙基准电压源。本文首先研究了传统带隙基准源电路的结构，并对一阶温度补偿和二阶温度补偿结构原理进行了分析和比较。然后进一步研究了几种低压带隙基准电压源电路的主要工作原理。 在对各种低压带隙基准源分析比较的基础上，本文采用二阶温度补偿和电流反馈技术，设计实现了一种基于衬底驱动技术和电阻分压技术的超低压CMOS带隙基准电压源。采用衬底驱动超低压运算放大器作为基准源的负反馈，使其输出用于产生自身的电流源偏置，其电源抑制比（PSRR）为-63．8dB。基于TSMC0．25umCMOS工艺，采用Hspice仿真，在0．9V电源下，输出基准电压为572，45mV，温度系数为13．3ppm/℃。结果表明，电路达到了设计要求，具备良好的性能指标。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1基准电压源概述

1.2课题的研究背景和应用前景

1.3本论文的主要工作

1.3.1本论文的目的

1.3.2本论文的工作

第二章基准电压源基础

2.1基准电压源基本原理

2.1.1一阶补偿

2.1.2二阶补偿

2.2基准电压源的主要性能指标

2.2.1温度系数TC(Temperature Coefficient)

2.2.2电源电压

2.2.3功耗(Power)

2.3带隙基准电路中主要的非理想因素

2.3.1集电极电流变化

2.3.2与CMOS工艺的兼容性

2.3.3运放的失调和输出阻抗

2.4本章小结

第三章几种低电压带隙基准电压源电路

3.1电阻分流法

3.2曲线补偿法

3.3动态阈值电压法

3.4本章小结

第四章改进型超低压低功耗基准电压源电路的设计及仿真

4.1改进传统带隙基准电路的低压CMOS基准电压源

4.1.1电路结构

4.1.2仿真分析与讨论

4.2衬底驱动CMOS全差分放大器

4.2.1 PMOS衬底驱动技术

4.2.2超低压全差分放大器

4.2.3仿真分析与讨论

4.3基于衬底驱动技术的超低压带隙基准电压源电路仿真

4.3.1衬底驱动带隙基准电压源电路

4.3.2衬底驱动运算放大器及仿真

4.3.3启动电路

4.3.4整体仿真与分析

4.4本章小结

第五章总结

致谢

参考文献

作者攻读硕士期间的研究工作和成绩