随着科学技术的不断进步,电子产品的功能越来越齐全,体积越来越小,重量越来越轻,便于携带,使人们的生活变得丰富多彩。最能体现电子产品的先进性的要数智能手机的更新换代,使用功能越来越丰富,通讯越来越方便,这些功能的实现得益于集成电路的发展,芯片制造工艺线宽越来越小,集成度更高。带隙基准电压源作为数字集成电路和模拟集成电路中的重要模块,由于其具有良好的稳定性和精确度,因此,可以为电路系统提供可靠的参考电压。随着集成电路的快速发展,对基准电压的性能要求越来越高,为了更好地满足系统工作的要求,基准电压正在不断地向低功耗、高稳定度、高精度等方面进行发展。基准电压源在工作的过程中容易受到多种因素的影响,最为重要的两种因素是温度和电源电压。带隙基准电压源的基本原理是具有负温度系数的双极性晶体管基极-发射极电压V_BE和具有正温度系数的热电压V_T按照一定的比例相加得到的具有不受温度影响的基准电压源。还有电源噪声对基准电压的影响也非常大,因此,解决这个影响因素迫在眉睫。基准电压源在工作的过程中容易受到外界温度和自身工作所产生的热量的影响,随着温度的不断升高,当温度达到基准电压源工作的温度范围外,过高的温度就会烧毁电压源,因此解决过温的影响也是目前基准电压源设计应考虑的关键因素。目前,使用最多的有四种带隙基准源电路,分别是Kuijk、Widlar、Brokaw和Banba带隙基准电压源。因考虑到能输出低于1.25V的基准电压,设计灵活、功耗低、输出的基准电压精准等因素,本文选择Banba基准源电路。由于传统的Banba基准源没有温度补偿,输出的基准电压很容易受到温度的影响,不能满足系统设计的要求,因此,本文在传统基准源的基础上增加了高阶温度补偿,具体的做法是利用MOS管工作在亚阈值区产生的漏极电流对基准电路进行补偿。由于NMOS管工作在亚阈值区可以产生具有正温度系数的漏极电流,可以在高温度段对基准电压进行补偿;相反,利用PMOS管工作在亚阈值区产生的具有负温度系数的漏极电流在低温度段对基准电压进行补偿;利用不同的MOS管可以在高温度段和低温度段分别进行补偿,这样就可以降低温度的影响。为了降低电源电压噪声对基准源的影响,并且为了得到较高的运放增益,本文采用了两级运放,第一级采用叠堆式共源共栅结构,这种结构具有很大输出电阻,因此可以获得较高的增益,第二级是CMOS运放。为了确保基准电压源能够在过高温度下不被烧毁,本文设计了过温保护功能,利用具有对温度敏感的双极型晶体管实时监测温度的变化,当温度过高时,启动过温保护装置,基准电路关闭,当温度下降到一定值时,过温保护功能关闭,基准电路启动。仿真结果表明:在供电电压5.0V时,未补偿前得到的基准电压V_REF为1.199V,在温度范围为-40℃至125℃时,输出的基准电压变化了2.545mV,温度系数为12.9ppm/℃。温度系数较高,容易受到温度的影响。在对传统的基准源进行温度补偿后,得到的仿真结果为,在同样的工作条件下,输出的基准电压变化了0.373mV,温度系数为1.8ppm/℃,输出的基准电压为1.199V。很明显温度系数降低了很多,受温度的影响较小,稳定性好。过温保护功能进行仿真,在温度达到150℃时,过温保护功能启动,电源关闭,在温度下降到135℃时,过温保护功能关闭,电源启动,电路正常工作。