一种低温漂CMOS带隙基准电压源的设计

摘要

随着CMOS工艺的进步,集成电路已经发展到系统级芯片SOC的阶段,由于CMOS电路的低成本、低功耗以及工作速度的不断提高,CMOS电路设计技术得到不断的进步,已经被证明是实现SOC的最好选择。基准源电路作为其中不可或缺的一个模块,一直以来是研究的热点,基准源是与电源、工艺、温度的关系很小,其精度及稳定性对系统有较大的影响,广泛的应用于A/D、D/A转换器、滤波器及锁相环电路中,高性能的基准源是电路中必不可少的部分。
　　本文首先谈及CMOS基准源的背景及发展现状,明确了研究基准源的理论与实际意义。随着按比例缩小理论的不断发展,片上系统(system-on-chip,SOC)已经受到学术界及工业界广泛关注。由于SOC要求很高的集成度,而CMOS工艺的特点正好符合了这种需求,因此,用CMOS技术来设计电路越来越成为集成电路的发展趋势。通过对比几种流行的基准源的结构(Brokaw、Widler、Kujik型)来确定本文所采用的结构,然后推导MOSFET器件模型,研究CMOS工艺下的BJT模型,以及非常重要的BEV特性,分析了其中的关键参数,研究和讨论了电路的核心模块,详细给出正温度系数和负温度系数电压的获取过程,以及运算放大器、启动电路的设计电路,最后给出完整的低温漂CMOS基准电压源的电路,该电路在Kujik基准源的电路基础上,综合一阶温度补偿、电流反馈和电阻二次分压的技术,然后仿真并分析结果。
　　本设计的工具是Mentor Graphics的IC软件,DA_IC为原理图输入工具,Eldo为仿真工具,工艺是Chartered0.35μm CMOS工艺,电源电压是3.3V,本次设计的指标为温度系数10～20ppm/℃,电源抑制比-45dB,功耗3.3mw。仿真结果显示,温度系数约为10ppm/℃,电源抑制比约为-44dB,功耗约为3.01mw,仿真结果表明性能满足指标。

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第一章绪论

1.1选题背景和意义

1.2国内外发展现状及趋势

1.3论文结构和主要研究内容

第二章带隙基准源电路设计理论基础

2.1基准电压源分类

2.3带隙基准设计原理

2.4基准源中几个关键的参数

第三章带隙基准电压源设计电路

3.1正温度系数电压获取电路原理与设计

3.2负温度系数的电压获取电路原理与设计

3.3运放电路的设计

3.4启动电路设计

3.5电压基准源设计

3.6电压到电流的转换

第四章总结与展望

4.1工作总结

4.2以后的工作

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文