一种高精度带隙电压基准源改进设计

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1、第!"卷!第#!期半!导!体!学!报6789!"!)79#!!$$%年#!月&'()*+*,-./)01-2+*3(&-)4.&5-/+4:;9!!$$%一种高精度带隙电压基准源改进设计徐!勇#!!!A#!!!!王志功!关!宇!乔庐峰!赵!斐"#东南大学射频与光电集成电路研究所!南京!!#$$?%$"!解放军理工大学!南京!!###$#$摘要!在原有经典三条支路结构的带隙基准电路基础上!通过减少带隙电压源的电流源镜像次数及控制电流源漏源电压!在减小器件失配影响的同时!进一步减小了沟道长度调制效应的影响!大幅度提高了基准电压源的精度!降低了温度系数9封装后!$$片统计测试的结果#

2、输出电压精度为#Q!=j$Q$!6!标准偏差1仅为$Q$$"6!^S$%>@o范围内的温度系数测试值在#%XXB附近!芯片电源电流为#$$#09该改进电路的设计仿真结果和流片测试结果有很高的一致性9关键词!带隙基准%电压基准源%沟道调制%电源抑制比$$%&&##!%@<%!@"$4中图分类号!5)"?#!!!文献标识码!0!!!文章编号!$!@=NS#""#!$$%$#!N!!$?N$@'!引言在现代模数混合集成电路设计领域中!高性能电压基准源设计是关键技术之一!电压基准源为电路提供高精度基准电压或由其转化为高精度电流!为电路提供稳定而又精确的偏置9由于工艺离散性的存在!如何提

3、高精度&保证批量制造(&时带隙基准电压源精度的一致性!是进一步改进基准电压源设计的一个重要课题!因此需要在工艺条件有限的情况下!更多地从电路设计方案上着手改进9本文采图#!带隙电压基准源原理用$Q%工艺设计实现的带隙基准电压源#B&3-+2DHQ#!UKDG;DX8:7TWCGLHCXV78OCH:K:T:K:G;:"WCGLHCXK:T:K:G;:!

4、致性9底分别作为XGX管的基极与集电极9设计将基极与集电极共同接地后!如图#和!所示!利用发射结(!传统方案对照P<*的负温度系数特性与电路中热电压P5的正温度系数相抵消!从而获得与温度无关的基准电压图#给出了带隙电压基准源原理示意图9三极P/*29管发射结压降P在室温下的温度系数为<*^!Q!B6)o!而热电压P5"P5aV$W)_$的温度系数为$Q$>@B6)o!如图#所示!将P乘以2后5与P相加!得"#$式#<*P/*2(2P5%P<*"!$在室温条件下上式对温度W微分并使微分结果等于零!即可解出2的理论设计值!使得输出电压图!!&3-+工艺中寄生XGX管P/*2理论上在

5、室温附近基本不受温度的影响92DH9!!UCKCMDOD;XGXOKCGMDMO7KDG&3-+XK7;:MMA通信作者9*BCD8#PF0c7GH??!#%=9;7B!!$$%N$%N#!收到!!$$%N$"N!?定稿"!$$%中国电子学会""!#半!导!体!学!报第!"卷'#!!(一种经典的带隙电压源设计如图=所示!图免了图=中电流源3!&3#镜像失配带来的误差!中运放"7X:KCOD7GC8CBX8DTD:K!-U0$工作于深度负另外利用-U0的深度负反馈提高了

6、!得放入-U0的偏置电路之中!避免了

7、为-U0的输入失调电压%B为寄生XGX-+器件d#与d!的发射区面积之比%8为X3-+器图=!传统&3-+带隙电压基准源电路件3$与3#宽长比的比值!即2DHQ=!+;E:BCOD;7T;7GV:GOD7GC8