随着物联网和可穿戴医疗设备的普及,功耗越来越成为电路设计的主要考量因素。对于功耗问题,主要从开源和节流两个方面来考虑。开源即增加设备的能量来源途径,如太阳能、风能、机械能,还有无处不在的无线射频能量。节流就是通过降低系统的功耗来提高设备的工作寿命,对于模拟电路设计来说,可以通过降低电源电压、设计新的电路架构等方式来实现。基准电压源电路作为给ADC、DAC等电路提供参考电压的模块,在模拟电路中是必不可少的。如何设计一款可以在低压下工作,输出参考电压比较低,并且功耗很低的基准源电路已经迫在眉睫。本文的主要工作内容如下:(1)使用双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)设计了高精度电压基准源电路,输出参考电压为169mV,在典型工艺角下,温度系数仅为4.35ppm/℃,在不同的工艺角下,输出电压偏差不超过1mV。(2)利用工作在亚阈值区的MOSFET,设计了一款超低功耗电压基准源电路。使用栅极接地的Native NMOS作为偏置电流源,供给自偏置结构的MOSFET产生基准电压。传统的低功耗基准源电路的输出电压是基于NMOS的阈值电压,但是由于NMOS的阈值电压工艺稳定性比较差,使得输出电压精度低。本文设计的参考电压源的输出基准电压是基于不同类型NMOS的阈值电压差,从而抵消了一部分工艺对阈值电压的影响,提高了基准电压的绝对精度。(3)为了进一步提高超低功耗电压基准源的绝对精度,设计了修调电路,通过八位控制码可以对电路中自偏置结构负载进行调整。具体来说是通过改变管子的并联个数来调节负载管的宽长比,以此来实现对电路参数的修调。(4)通过将高精度基准源电路和超低功耗基准源电路相结合,实现了超低功耗高精度基准源电路。以高精度基准源的输出为参考,通过控制电路来自动调节超低功耗基准源电路,等待调节完成后,关闭高精度基准源电路以节省电能。所设计的这种结构经过台积电180nm工艺后仿验证,达到了设计目标。