1.8V高阶温度补偿的电压\电流基准源的设计和研究

摘要

随着集成电路工艺的发展,在数模混合及模拟集成电路中,设计芯片内部基准电源以及开发单片基准源已成为各个国际模拟电路公司的重点。本文详细分析了基准源芯片的工作原理以及如何提高温度稳定性的方法,同时基于两种不同的高阶温度补偿思想,设计了一种电压基准源和一种电流基准源,这两种基准源电路分别采用0.6μmBCD工艺和标准0.5μmCMOS工艺。所设计的电压基准源和电流基准源的输入电压范围均为1.8V～5.5V,温度系数在-10℃～+150℃的温度范围内分别为5.9ppm/℃和0.7ppm/℃。该两种基准源系统的设计是由作者独立完成,本文主要提出了两种高阶温度补偿思想,并完成了以下两个基准源电路的设计:1、提出了近似高阶温度补偿思想,使用近似温度特性曲线来补偿VBE的高阶温度项;2、根据近似高阶温度补偿原理,设计出一种新颖的高阶温度补偿电压基准源,此电压基准源具有相对较好的温度稳定性;3、提出了精确高阶温度自补偿思想,可以将输出基准电流的温度漂移减小;4、根据精确高阶温度自补偿原理,设计出一种新颖的精确高阶温度自补偿电流基准源。在完成高阶温度补偿原理分析、电路架构设计及子电路设计的基础之上,还通过HSPICE应用0.6μmBCD工艺和标准0.5μmCMOS工艺model分别对各个子电路以及整体电路进行了温度稳定性的仿真。仿真结果相对较好,表明本论文是设计理论与实践相结合的一次有意义的尝试。

目录

摘要

Abstract

第一章 引言

1.1 基准源电路的研究意义和价值

1.2 基准源电路的技术发展

1.3 本文所做的工作

第二章 温度补偿基准源产生电路的原理与分析

2.1 基于带隙结构设计的基准源电路

2.1.1 基于电阻设计带隙基准源电路

2.1.2 基于放大器设计基准源电路

2.1.3 基于反馈原理设计基准源电路

2.2 基于非带隙结构设计的基准源电路

2.2.1 基于Beta-Multiplier结构设计的基准源电路

2.2.2 基于self-biasing结构设计的基准源电路

2.3 基于电阻设计的温度补偿基准源电路

2.4 基于电流求和的温度补偿基准源电路

第三章 近似高阶温度补偿电压基准源的设计与仿真

3.1 近似高阶温度补偿原理及思想

3.2 近似高阶温度补偿电路的设计与仿真

3.2.1 一阶温度补偿电路的设计与仿真

3.2.2 近似高阶温度补偿电路的设计与仿真

3.3 近似高阶温度补偿电压基准源的设计与仿真

3.3.1 近似高阶温度补偿电压基准源的设计

3.3.2 近似高阶温度补偿电压基准源的仿真与分析

第四章 精确高阶温度自补偿电流基准源的设计与仿真

4.1 精确高阶温度自补偿原理及思想

4.2 精确高阶温度自补偿电路的设计

4.2.1 三阶自补偿负温度系数电流产生电路的设计

4.2.2 其他补偿电流产生电路的分析及设计

4.3 精确高阶温度自补偿电流基准源的设计与仿真

4.3.1 精确高阶温度自补偿电流基准源的设计

4.3.2 精确高阶温度自补偿电流基准源的仿真与分析

第五章 结论

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果

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