[寶典]CMOS模擬集成電路設計11帶隙基準up

1、cmos模擬集成電路設計帶隙基準2021-11-13帶隙基準2提綱 1、概述 2、與電源無關(guān)的偏置 3、與溫度無關(guān)的基準 4、ptat電流的產(chǎn)生 5、恒定gm偏置2021-11-13概述31、概述 基準 目的：建立一個與電源和工藝無關(guān)、具有確定溫度特性的直流電壓或電流。 與溫度關(guān)系： 與絕對溫度成正比（ptat） 常數(shù)gm特性 與溫度無關(guān)2021-11-13與電源無關(guān)的偏置42、與電源無關(guān)的偏置 電流鏡與電源有關(guān)電阻iref？與電源無關(guān)的電流鏡互相復制“自舉”問題：電流可以是任意的！增加一個約束：rs忽略溝道長度調(diào)制效應，2021-11-13與電源無關(guān)的偏置5忽略體效應，則vgs1vgs2消除

2、體效應的方法：在n阱工藝中，在p型管（pmos）的上方加入電阻，而pmos的源和襯連接在一起。 如果溝道長度調(diào)制效應可以忽略，則上述電路可以表現(xiàn)出很小的電源依賴性。因此，所有晶體管應采用長溝器件。2021-11-13與電源無關(guān)的偏置6 “簡并”偏置點電路可以穩(wěn)定在兩種不同的工作狀態(tài)的一種。iout0電路允許iout=0增加啟動電路，使電路在上電時擺脫簡并偏置點。啟動電路的例子：條件：上電時提供通路：vth1+vth5+|vth3|vdd2021-11-13與溫度無關(guān)的基準73、與溫度無關(guān)的基準 3.1 負溫度系數(shù)電壓對于一個雙極器件，而計算vbe的溫度系數(shù)（假設ic不變），則，例，vbe750

3、mv，t=300k時，vbe/ t -1.5mv/km-3/2， vt=kt/q，硅帶隙能量eg 1.12ev2021-11-13與溫度無關(guān)的基準8 3.2 正溫度系數(shù)電壓如果兩個雙極晶體管工作在不相等的電流密度下，那么它們的基極-發(fā)射極電壓差值就與溫度成正比。則例1：如果兩個同樣的晶體管偏置的集電極電流分別為ni0和i0，忽略基極電流，則例2：如果如右圖的兩個晶體管偏置的集電極電流分別為ni0和i0，忽略基極電流，則則，溫度系數(shù)為(k/q)ln(mn)2021-11-13與溫度無關(guān)的基準9 3.3 帶隙基準室溫下，1？ 2lnn？令11，則 2lnn17.2，則得到零溫度系數(shù)基準vo2=vb

4、e2+vtlnn見右圖，強制vo1=vo2,2021-11-13與溫度無關(guān)的基準10 3.3 帶隙基準（續(xù)）采用運算放大器，使x點和y點近似相等。ic2ic22021-11-13與溫度無關(guān)的基準11 3.3 帶隙基準（續(xù)）討論與cmos工藝兼容在常規(guī)（標準）n阱cmos工藝中，可以形成pnp型晶體管。2021-11-13與溫度無關(guān)的基準12 3.3 帶隙基準（續(xù)）討論（續(xù)）運放的失調(diào)2021-11-13與溫度無關(guān)的基準13 3.3 帶隙基準（續(xù)）討論（續(xù)）反饋負反饋系數(shù)正反饋系數(shù)正反饋應小于負反饋2021-11-13與溫度無關(guān)的基準14 3.3 帶隙基準（續(xù)）討論（續(xù)）何謂“帶隙”？=0得到電源高頻抑制性能與啟動問題曲率校正2021-11-13ptat電流的產(chǎn)生154、ptat電流的產(chǎn)生 ptap電流在帶隙基準電路中，雙極型管的偏置電流是與絕對溫度成正比（ptat）電流簡化的ptap電路：見右圖，要使id1=id2，必須vx=vy,因此此電路可以改為產(chǎn)生帶隙基準電壓的電路，2021-11-13電流鏡165、恒定gm偏置與電源無關(guān)的偏置電路是確定跨導的簡單電路=(csfck)-1因此，采用開關(guān)電容電路代替電阻可以達到更高的精度。2021-11-13帶隙基準17小結(jié) 與電源無關(guān)的