论文部分内容阅读
CMOS技术成为集成电路设计的主流工艺,它广泛应用于模拟电路中。基准电压源是模拟电路中的一个重要单元,广泛的应用于高精度比较器、模数和数模转换器、电源管理芯片等多种系统和电路单元中。液晶显示(LCD)驱动中也需要带隙基准源,用以产生对比度控制电压和作为产生面板驱动电压所用电荷泵的基准。采用CMOS工艺设计适合于LCD驱动的带隙基准电压源是本文的主要研究目的。
本文在进行了基准源分类比较和了解目前其发展趋势的基础上,把带隙基准电压源作为研究重点,从理论上分析了带隙基准源的基本结构和原理,提出了温度系数和直流电压分开获得设计LCD驱动中带隙基准电压源的方案,采用普通带隙基准+直流电压调整模块(比例放大器)的结构很好的解决了LCD驱动芯片中带隙基准电压源设计的难点——不同温度系数的获得和基准输出中直流部分要求衡定的矛盾。此方案有利于节省芯片成本。同时,通过设计一温度系数数控可调的负温度系数的带隙基准电压源验证了方案的可行性,完成了对此带隙基准电压源的完整设计,包括电路结构选择、电路设计、电路仿真、版图设计以及MPW测试。同时,通过提升双极晶体管基极电位提升,对带隙基准源中常用的正比于绝对温度(PTAT)电流产生电路进行了改进,这有助于减小双极晶体管的电流增益β过小以及沟道长度调制效应引起电流镜失配带来的误差。
在设计电路的过程中,仔细考虑了所遇到的各种问题,着眼于如何在设计电路的同时最大限度的克服工艺和制造的误差。采用Chartered3.3V0.35μm18V高压CMOS工艺库及模型对所设计电路进行了仔细仿真,并最终达到了要求。并且还采用PCB测试电路实现了电路功能,进一步验证了电路的实用性。在版图设计过程中,充分考虑各种版图设计因素,应用标准设计流程,设计出达到设计要求的版图,借助Cadence对版图进行各种必需的验证并最终获得成功。
经流片很好的验证了所提出方案。在外接电源电压为3.3V下,测试结果为:室温下未修正时输出基准为1.1863V,在-10~85℃与设计要求(如表格1)偏差最大不超过2﹪。设计的带隙基准电压源满足了应用要求,并且所设计电路已应用到实际产品中。