论文部分内容阅读
带隙基准源作为电源管理芯片中最基本和关键的单元模块有着不可忽视的地位,而高性能的带隙基准源是研究的重点。所谓高性能的带隙基准源包括很多方面的性能指标。比如,低温度系数的带隙基准源,它使得基准源的输出随温度的变化较小；高电源抑制比的基准源使得带隙基准源有着较强的抗干扰能力；电源调整率小的带隙基准源,随着电源电压的变化其对基准源输出的变化影响较小。所以,只有设计出性能优良的带隙基准源才能保证整体电路的良好性能。鉴于带隙基准源的重要性,我们展开了高性能带隙基准源的设计与研究。本文旨在设计适用于A/D转换器、D/A转换器和LDO低压差线性稳压器等电源管理模块中具有低温度系数与高电源抑制比的带隙基准源。本着这一目的,本文设计了一种一阶温度补偿的带隙基准源,采用了自偏置的折叠式共源共栅二级运算放大器,仿真结果得到了较高的开环增益与较宽的输出电压摆幅；核心电路是在Kujik结构的基础上串联用于减小失调电压的PNP管和增大电源抑制比的PMOS管。启动电路中加入的电阻有助于整体电路更容易自行启动。采用TSMC0.35μm的CMOS工艺在HSPICE下仿真,得到一阶温度补偿电路在3.3V的电源电压下,-25℃～125℃内的温度系数为11.81ppm/℃。电源抑制比为94dB,启动时间为16μS,在电源电压为3V-5V之间电源调整率为0.35mV/V。针对一阶温度补偿电路的不足,采用了三种均可以与标准CMOS工艺兼容的高阶温度补偿电路,依次为IPTAT2二阶温度补偿法、指数型曲率温度补偿法和亚阂值区曲率温度补偿法。对三种高阶温度补偿的带隙基准源采用TSMC0.35μm的CMOS工艺运用HSPICE进行仿真,得到在3.3V的电源电压下,-25℃～125℃内的温度系数依次为2.72ppm/℃;5.93ppm/℃;3.79ppm/℃。电源抑制比分别为96dB,88dB,85dB。需要的启动时间依次为5μS,6μS,6μS。结果显示,三种带隙基准源性能均能达到电源管理模块中的要求。