带隙基准电压源是电源管理芯片系统中是不可缺少的一部分,在模数转换器、数模转换器、片上系统和线性稳压器等中得到大量应用。近些年来,随着数字集成电路的迅速发展,在功能上可以代替一些模拟电路模块,然而连续信号和模拟信号必须通过模拟集成电路来实现。由于温度的变化、电源噪声和负载波动等外界因素的变化,不会影响基准电压的准确性,可以为系统提供高性能高质量的参考电压,其精度对系统的性能有直接的影响,因此对基准电压源性能的优化改进显得尤其重要,高精度、低功耗和低温漂的基准电压成为当前研究的主要方向。现代电子设备芯片中通常包含有过温保护模块,为了限制芯片的温度和功耗。由于电路长时间工作在重载情况下,会导致芯片的电流增加,直接导致环境温度的变化。如果芯片的散热性不佳,热量会不断积累,使芯片的温度急剧上升,最终将芯片内部的电路烧毁,为了保护芯片必须要限制芯片的温度。本文首先介绍了带隙基准电压的背景和研究意义,以及未来发展方向,然后在理论上对带隙基准电压源的基本原理进行了分析,并对常见的几种基准结构进行分析和对比,包括Kuijk、Widlar、Brokaw和Banba等带隙基准,并且针对传统的带隙基准电压的温度系数高等缺点,设计了一种分段曲率补偿的结构,分别在低温和高温阶段对基准电压的温度曲率进行补偿,降低基准电压的温度系数,达到设计的要求,同时也考虑到整体电路功耗,以较少的电流消耗为代价大幅提高了其精度,整体提升电路的性能,然后介绍了过温保护电路的基本原理,针对传统过温保护电路稳定性差的缺点,本文采用温度系数不同的电流进行比较,产生过温保护信号,提升过温保护电路的稳定性。本文基于0.18μmBCD工艺,采用Hspice软件仿真,结果表明,电源电压在2.5V至5V的之间变化可以产生1.237V的带隙基准电压,线性调整率为0.0357%,电源电压为 5V 时,电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)为 68.8dB,静态电流功耗低至4.41μA,温度在-40°C至150°C的范围内,基准电压的温度系数为2.84ppm。过温保护电路在电源电压为5V时,温度的上升和下降门限分别为150°C和135.8°C,并且电源电压在2.5V至5V的范围内温度的迟滞量变化为1.61°C。仿真结果表明,基准电压的温度系数经过曲率补偿后大大降低,并且电路具有较低的工作电流,表现出优良的性能,满足了基准源的低功耗和低温漂的设计要求;过温保护电路在电源电压波动时,其温度阈值和迟滞量具有较强的的稳定性。