带隙基准源的作用是提供一个与电源、工艺、温度无关的基准电压源或基准电流源,广泛应用于锁相环(PLL)、模数/数模转换器(ADC/DAC)和低压差线性稳压器(LDO)等电路中。随着集成电路的快速发展和便携式产品的广泛应用,带隙基准源电路不光要满足低温度系数、高电源抑制比等设计指标的要求,还需降低电路本身的功耗,保证设备更加持久耐用。本文首先介绍了国内外学者对基准源研究的现状,阐述基准值的产生原理,然后分析基准源的不同结构并根据设计指标对比得出每种结构的优缺点。在此基础上设计基于传统结构的带隙基准源电路,具有较好的实用性,即很好的应用在了课题组研制的一款高速串行接口(FT-SerDes)中。在该基准源的设计中综合考虑设计目标、设计难度和资源需求等因素,选用适宜结构设计了偏置电路、运算放大器、低温漂产生等模块,基于某代工厂的65nm CMOS工艺完成了基准源的版图设计,并进行了全面仿真分析,得到了在FT-SerDes应用温度区间(-55℃-125℃)内的温度系数为53.7ppm/℃,在一般民用的温度区间(-40℃-85℃)内的温度系数为46.8ppm/℃,电源抑制比达到了-86dB,该电路性能很好的满足了FT-SerDes的应用要求。针对FT-SerDes中设计的基准源功耗大不适合低功耗设计的缺点(电流的有效值为182uA),并且有较低温度系数基准源在高性能电路中的应用需求,所以对传统结构进行改进,引入低功耗设计技术同时进行更低温度系数结构的研究。基准源的功耗来源主要是正温产生模块和运算放大器,并且温度系数的降低也与正温产生模块相关,所以对传统的正温度系数结构进行改进很有必要。本课题设计产生正温度系数的结构是由工作在亚阈值区二极管连接的并处于正反偏状态的MOS管组成。此设计一方面很大程度上降低了功耗,另一方面对负温度电压的补偿也比传统结构好。此外,还采用了亚阈值运算放大器结构,并引入大电阻,这样很大程度上也减少了功耗,最后在整体电路上加入采样保持电路结构,进一步降低功耗。同时,该设计在完成低功耗、低温度系数性能指标的结构上又加入正反馈环路,提高了基准源的电源抑制比。该结构仍然在同一个工艺下仿真,得到温度系数在-40℃-85℃范围内为15.5ppm/℃,相比于前面的设计有了很好的提升,同时消耗的电流降到了213.7nA,相比于前面设计降低了几乎将近1000倍。对于电源抑制比这个性能指标也达到了很好的电源噪声抑制作用,即达到了-65dB。最后通过比较两种结构的带隙基准源性能指标得到进一步的优化目标。