一种利用门电路实现可靠启动的基准电流源.pdf

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1、2014年10月1日现代电子技术Oct.2014第37卷第19期ModernElectronicsTechniqueVol.37No.19143一种利用门电路实现可靠启动的基准电流源陈华，郭桂良，罗超，刘生有，来强涛，阎跃鹏（中国科学院微电子研究所，北京100029）摘要：为了解决电流和模式的基准电路的潜在启动失败问题以及使电路更加低功耗、低复杂度、高稳定性，提出了一种利用数字门电路实现可靠启动的CMOS带隙基准电流源。Spectre仿真表明，在1.8V电源电压下，功耗为180μW，电路输出20μA参考电流，温度系数为11.9ppm，线性

2、度为1054ppm/V，输出噪声电压为0.1mV，电源抑制比为-42dB。采用TSMC0.18μmCMOS工艺流片。测试结果表明，电路能在15.4μs内实现可靠启动，输出参考电压稳定在1.28V，其温度系数为89ppm。该基准电流源已经成功地应用于工业自动化无线传感网（WIA）节点芯片的频率综合器中，并取得良好的应用效果。关键词：频率综合器；带隙基准电路；电流和模式；启动电路中图分类号：TN752⁃34文献标识码：A文章编号：1004⁃373X（2014）19⁃0143⁃03Reliablestartupofbandgapreferenc

3、ecurrentsourcebyusinggatecircuitCHENHua，GUOGui⁃liang，LUOChao，LIUSheng⁃you，LAIQiang⁃tao，YANYue⁃peng（InstituteofMicroelectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China）Abstract：AreliableandfaststartupcircuitofCMOSbandgapreference（BGR）currentsource，whichisrealizedbyadi

4、gi⁃talgatecircuit，isproposedtosolvethisproblemofpotentialfailtostartupBGRcircuitwithcurrentsummodetothecorrectworkingstateandmakeBGRlesspower，lesscomplicateandhigherstability.SpectresimulationshowsBGRcircuitcanoutput20uAreferencecurrentwithtemperaturecoefficientof11.9ppma

5、ndlinearityof1054ppm/Vat1.8Vsupplyvoltage.What′smore，theoutputnoisevoltageis0.1mVandPSRRis-42dB.WithTSMC0.18umCMOSprocess，themeasuredresultsindi⁃catethatBGRcircuitcanreliablystartupin15.4us，whoseoutputreferencevoltageisstabilizedat1.28Vandtemperatureco⁃efficientis89ppmat-

6、40~125℃.Thebandgapreferencecurrentsourcehasbeensuccessfullyappliedtothefrequencysynthe⁃sizerinthenodechipinWIAforindustrialautomation.Keywords：frequencysynthesizer；bandgapreferencecircuit；currentsummode；startupcircuit复杂性和功耗，有的还容易产生不稳定。0引言为了既能实现可靠的启动，又能适当降低电路的复在工业无线传感网（WIA

7、）节点芯片的频率合成器杂度，降低功耗，提高稳定性，本文提出了一种数字方中，需要零温度系数的参考电流作为电荷泵及电流模分案，利用自身输出的参考电压和门电路来触发启动，并频器的偏置电流，这种电流有助于提升模块的性能，从且通过仔细设计运放和基准部分使得该基准同时具有而改善锁相环的整体性能。传统的基准电路只能提供低温度系数、低噪声和高电源抑制比，从而满足系统[1⁃4]要求。零温度系数的参考电压。文献[5]最早提出利用电流和模式的带隙基准电路产生零温度系数参考电流，但需1传统的带隙基准源要额外的上电复位信号来启动；文献[6]指出该结构电路传统基准源

8、电路如图1所示，若M=M=M=M，可能会进入三极管没有被正常导通的第三个“简并”偏1234置点，也即启动失败状态，采用拷贝三极管电流并触发Q1=Q3=(1n)⋅Q2；运放增益足够大，使得vip