畢業(yè)設(shè)計(jì)—高精度cmos帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)

1、摘要基準(zhǔn)電壓源是模擬電路設(shè)計(jì)中廣泛采用的一個(gè)關(guān)鍵的基本模塊。所謂基準(zhǔn)電壓源就是能提供高穩(wěn)定度基準(zhǔn)量的電源，這種基準(zhǔn)源與電源、工藝參數(shù)和溫度的關(guān)系很小，但是它的溫度穩(wěn)定性以及抗噪性能影響著整個(gè)電路系統(tǒng)的精度和性能。本文的目的便是設(shè)計(jì)一種高精度的CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源。本文首先介紹了基準(zhǔn)電壓源的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。然后詳細(xì)介紹了帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本結(jié)構(gòu)及基本原理，并對(duì)不同的帶隙基準(zhǔn)源結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較。接著對(duì)如何提高帶隙基準(zhǔn)的電源抑制比以及帶隙基準(zhǔn)電壓源的溫度補(bǔ)償原理進(jìn)行了分析，還總結(jié)了目前提高帶隙基準(zhǔn)電壓源溫度特性的各種方法。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用曲率校正、內(nèi)部負(fù)反饋電路、RC濾波器、快速啟動(dòng)電路，設(shè)計(jì)出

2、了具有良好的溫度特性和高電源抑制比的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路。最后應(yīng)用HSPICE仿真工具對(duì)本文中設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)電壓源電路進(jìn)行了完整模擬仿真并分析了結(jié)果。模擬和仿真結(jié)果表明，電路實(shí)現(xiàn)了良好的溫度特性和高電源抑制比，0100溫度范圍內(nèi)，基準(zhǔn)電壓溫度系數(shù)大約為11.2ppm/，在1Hz到10MHz頻率范圍內(nèi)平均電源抑制比(PSRR)可達(dá)到-80dB，啟動(dòng)時(shí)間為700。關(guān)鍵詞:帶隙基準(zhǔn)電壓源；溫度系數(shù)；電源抑制比；AbstractVoltage reference is thevital basic module which is widelyadoptedinanalog circuits. It ca

3、n supplyavoltagewithhighstability.The powersupply, technicsparameter rand temperaturehaslesser effete tothisvoltage.Its temperaturestabilityandantinoise capability influencethe precisionand performanceofthe wholesystem. The purposeofthisarticle is todesignahigh precision CMOS bandgap voltagereferenc

4、e.Inthisarticle,the presentsituationand developmentaltrendofvoltage referencestudiesbothathomeandabroadare presented.Thestructure and principleofvoltagereferenceare analyzedindetail, andthenthedifferent structures of bandgap voltage referenceare compared.By analyzingthe power supplyrejectionratio(PS

5、RR)andthe principleof temperature compensation, themethodof improvingthe temperature characteristic issummarized.Thedesignofa bandgap voltage reference circuitwithhigh power supplyrejectionratioandgoodtemperature characteristic is completedby applying curvatureemendation, insidenegative feedbacktech

6、nology, RCfilter and faststart-up circuit.Atlast, the circuitshavebeensimulatedwithHSPICEsimulationtools.Thesimulationresultsshowthat，the circuit with good temperature characteristic and high power supply rejection ratio, and atthe temperaturerangeof0to100, the temperature coefficient(TC) is about11

7、.2ppm/. In the frequencyrangeof1Hzto10MHz, theaverage power supplyrejection ratio is morethan -80dB and it has a turn-on time less than 700.KeyWords: bandgap voltage reference; temperature coefficient;power supplyrejectionratio;目錄1.緒論11.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)11.2 課題研究的目的意義21.3 本文的主要內(nèi)容22. 基準(zhǔn)電壓源的原理與電路32.1 基準(zhǔn)電

8、壓源的結(jié)構(gòu)3直接采用電阻和管分壓的基準(zhǔn)電壓源3有源器件與電阻串聯(lián)組成的基準(zhǔn)電壓源4帶隙基準(zhǔn)電壓源62.2 帶隙基準(zhǔn)電壓源的基本原理6與絕對(duì)溫度成正比的電壓7負(fù)溫度系數(shù)電壓VBE72.3 帶隙基準(zhǔn)源的幾種結(jié)構(gòu)82.4 VBE的溫度特性112.5 帶隙基準(zhǔn)源的曲率校正方法13線性補(bǔ)償13高階補(bǔ)償13本章小結(jié)173. 高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)源的電路設(shè)計(jì)與仿真183.1 高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)思路183.2 核心電路193.3 提高電源抑制比電路20負(fù)反饋回路213.3.2 RC濾波器223.4 快速啟動(dòng)電路及快速啟動(dòng)電路的控制電路22快速啟動(dòng)電路的控制電路23快速啟動(dòng)電路243.5 CMO

9、S帶隙基準(zhǔn)電壓源的溫度補(bǔ)償原理243.6 高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的電路仿真27仿真工具的介紹273.6.2 核心電路的仿真結(jié)果273.6.3 電源抑制比電路的仿真結(jié)果283.6.4 快速啟動(dòng)電路的仿真結(jié)果28整體電路的仿真結(jié)果29本章小結(jié)30結(jié)論32致謝33參考文獻(xiàn)341. 緒 論基準(zhǔn)電壓源(Reference Voltage)是指在模擬電路或混合信號(hào)電路中用作電壓基準(zhǔn)的具有相對(duì)較高精度和穩(wěn)定度的參考電壓源。它的溫度穩(wěn)定性以及抗噪性能影響著整個(gè)電路系統(tǒng)的精度和性能。模擬電路使用基準(zhǔn)源，或者是為了得到與電源無關(guān)的偏置，或是為了得到與溫度無關(guān)的偏置，其性能好壞直接影響電路的性能穩(wěn)定，可見基準(zhǔn)

10、源是子電路不可或缺的一部分，因此也可以說性能優(yōu)良的基準(zhǔn)源是一切電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)最基本和最關(guān)鍵的要求之一。隨著電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步復(fù)雜化，對(duì)模擬電路基本模塊，如A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、濾波器以及鎖相環(huán)等電路提出了更高的精度和速度要求，這樣也就意味著系統(tǒng)對(duì)其中基準(zhǔn)電壓源模塊提出了更高的要求。另外，基準(zhǔn)電壓源是電壓穩(wěn)壓器中的一個(gè)關(guān)鍵電路單元，它也是DC-DC轉(zhuǎn)換器中不可缺少的組成部分；在各種要求較高精確度的電壓表、歐姆表、電流表等儀器中都需要電壓基準(zhǔn)源l1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)近年來，國(guó)內(nèi)外對(duì)CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的電壓基準(zhǔn)源作了大量的研究，發(fā)表了大量的學(xué)術(shù)論文，其中的技術(shù)發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。1

11、)低電壓工作的基準(zhǔn)電壓源SOC(Signal Operation Control)的主流工藝是CMOS工藝,目前，5V(0.6um)、3.3V (0.35um)、1.8V(0.18um)、1.5V(0.15um)、1.2V(0.13um)、0.9V(0.09um)等電源電壓已經(jīng)得到廣泛的使用。隨著手提設(shè)備對(duì)低電源需求的不斷增加，設(shè)計(jì)低壓工作的電壓基準(zhǔn)源成為當(dāng)前基準(zhǔn)源研究的熱點(diǎn)。由于傳統(tǒng)帶隙電壓基準(zhǔn)源的帶隙電壓為1.2V左右，所以，對(duì)于電源電壓低于1.2V的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)必須采用特殊的電路結(jié)構(gòu)，許多文獻(xiàn)2都提出了輸出基準(zhǔn)電壓低于1.2V的電路結(jié)構(gòu)。采用這些電路結(jié)構(gòu)后主要的工作電壓限制通常來自于運(yùn)放的工

12、作電壓，不同運(yùn)放的電路結(jié)構(gòu)和MOS管襯底效應(yīng)造成的高閾值電壓是限制工作電壓的主要因素。2)低溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓源低溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓源對(duì)于要求精度高的應(yīng)用場(chǎng)合比較關(guān)鍵，比如說對(duì)于高精度的A/D、D/A結(jié)構(gòu)，高精度的電流源、電壓源等。對(duì)于普通的一階溫度補(bǔ)償?shù)膸督Y(jié)構(gòu)的溫度系數(shù)一般在20ppm/50ppm/，因此，設(shè)計(jì)低溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓源一般必須進(jìn)行高階溫度補(bǔ)償。目前出現(xiàn)的高階補(bǔ)償技術(shù)包括環(huán)路曲率補(bǔ)償法，非線性曲率補(bǔ)償法，基于電阻比值的溫度系數(shù)的曲線補(bǔ)償方法等。3)高電源抑制比的基準(zhǔn)電壓源在數(shù)?；旌霞呻娐分?，電路中可能存在高頻噪聲和數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲對(duì)模擬電路產(chǎn)生信號(hào)干擾的現(xiàn)象。在混合電路中，

13、電壓基準(zhǔn)源應(yīng)該在較寬的范圍內(nèi)具有良好的電源抑制比性能，有些設(shè)計(jì)中使用運(yùn)放結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)技術(shù)，在直流頻率時(shí)的PSRR(Power SupplyRejectionRatio，電源抑制比)可達(dá)-110dB，在1MHz的PSRR達(dá)-70dB;而使用無運(yùn)放負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的帶隙基準(zhǔn)，在1KHz的PSRR為-95dB，在1MHz的PSRR為-40dB。4)低功耗的基準(zhǔn)電壓源低功耗設(shè)計(jì)對(duì)于依靠電池工作的便攜設(shè)備具有非常重要的意義，低功耗電路可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。有些設(shè)計(jì)中的電路功耗可達(dá)220uW。1.2 課題研究的目的意義傳統(tǒng)的基準(zhǔn)源是基于穩(wěn)壓二極管的原理制成，但由于它的擊穿電壓一般都大于現(xiàn)在電路中所用的電源，

14、已經(jīng)不再常用。20世紀(jì)70年代初，Widlar首先提出帶隙基準(zhǔn)電壓源的概念和基本設(shè)計(jì)思想，由于其在電源電壓、功耗、穩(wěn)定性等方面的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在擁有帶隙基準(zhǔn)源的集成電路已廣泛應(yīng)用于軍事裝備、通訊設(shè)備、汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化控制及消費(fèi)類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段常用集成電路的制作工藝主要有兩種:雙極工藝和CMOS工藝。雙極性工藝是集成電路中最早成熟的工藝，其集成電路具有較快的器件速度，適合高速電路設(shè)計(jì)，但相對(duì)來說，器件功耗較大；CMOS工藝技術(shù)是在PMOS與NMOS工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于CMOS電路具有功耗低、器件面積小、集成密度大等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸發(fā)展成為當(dāng)代

15、VLSI(超大規(guī)模集成電路)工藝的主流工藝技術(shù)，因此，在本文在設(shè)計(jì)高精度的帶隙基準(zhǔn)電壓源時(shí)，就采用了CMOS工藝技術(shù)。1.3本文的主要內(nèi)容為了設(shè)計(jì)一種高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)源，本文將首先著手于研究帶隙基準(zhǔn)源的原理和提高帶隙基準(zhǔn)源性能的方法，再對(duì)高精度的CMOS帶隙基準(zhǔn)源進(jìn)行完整設(shè)計(jì)分析，然后借助HSPICE對(duì)電路進(jìn)行模擬仿真，包括帶隙基準(zhǔn)源的核心電路、電源抑制比電路、快速啟動(dòng)電路等。本文的主要內(nèi)容如下：1）介紹CMOS帶隙基準(zhǔn)源的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及本課題研究目的意義；2）介紹基準(zhǔn)源的分類，詳細(xì)分析帶隙基準(zhǔn)源的基本原理和幾種基本框架，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)；3）分析影響帶隙基準(zhǔn)電壓源溫度性能的原因并總結(jié)

16、目前的改進(jìn)方法；4）對(duì)高精度的CMOS帶隙基準(zhǔn)源進(jìn)行設(shè)計(jì)分析和模擬仿真；2.基準(zhǔn)電壓源的原理與電路基準(zhǔn)源主要分為基準(zhǔn)電壓源和基準(zhǔn)電流源，而基準(zhǔn)電壓源的性能參數(shù)主要有溫度系數(shù)、電源抑制比和功耗等。2.1基準(zhǔn)電壓源的結(jié)構(gòu)直接采用電阻和管分壓的基準(zhǔn)電壓源如圖2.1所示的基準(zhǔn)電壓源可以說是最簡(jiǎn)單的基準(zhǔn)源。(a)采用電阻分壓的基準(zhǔn)電壓源 (b)采用管分壓的基準(zhǔn)電壓源 圖 2.1采用電阻和管分壓的基準(zhǔn)電壓源對(duì)圖2.1(a)，有(2.1)(2.2)其中，表示電源電壓幅度敏感系數(shù)。對(duì)圖2.1（b），有(2.3)其中，代表PMOS管的寬長(zhǎng)比，代表NMOS管的寬長(zhǎng)比。若有，則它的輸出基準(zhǔn)電壓對(duì)電源電壓非常敏感，而

17、且對(duì)溫度也非常敏感，所以它的應(yīng)用受到很大的限制。圖2.2電源電壓敏感系數(shù)小于1的簡(jiǎn)單電壓源若要得到電源電壓敏感系數(shù)小于1的電路結(jié)構(gòu)，就要像圖2.2那樣設(shè)計(jì)電路，在電路中提供相對(duì)穩(wěn)定的電流，才能減小基準(zhǔn)電壓對(duì)電源電壓的依賴。2.1.2有源器件與電阻串聯(lián)組成的基準(zhǔn)電壓源通過以上的分析，為了能設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的基準(zhǔn)電壓源，人們?cè)O(shè)計(jì)出了有源器件與電阻串聯(lián)組成的基準(zhǔn)電壓源，如圖2.3和圖2.4所示。圖2.3電阻與MOS管串聯(lián)的基準(zhǔn)電壓源圖2.4電阻與雙極晶體管串聯(lián)的基準(zhǔn)電壓源在圖2.3中，得到：(2.4)(2.5)齊納二極管工作在反向偏置區(qū)時(shí)，在穩(wěn)定的電壓下，它的電流也是穩(wěn)定的，而且隨著電壓的增加，電流會(huì)迅速

18、的增加。因此使用這種基準(zhǔn)時(shí)，必須提供恒定的電流。最基本的形式就是由電源和電阻來完成，如圖2.5所示。圖2.5 齊納二極管構(gòu)成的電壓基準(zhǔn)源(2.6)(2.7)是擊穿二極管在擊穿點(diǎn)Q（如圖2.6）的小信號(hào)阻抗。圖2.6齊納二極管工作特性反向擊穿發(fā)生在電壓為的時(shí)候，變化范圍為6V8V(如圖2.7)，值的大小取決于n+區(qū)和p+區(qū)的摻雜濃度。擊穿電壓的溫度系數(shù)會(huì)隨著擊穿電壓BV的值變化，齊納擊穿電壓的溫度系數(shù)為負(fù)，雪崩擊穿電壓的溫度系數(shù)為正。通過選擇合適的正溫度系數(shù)就可以抵消掉二極管的結(jié)壓降負(fù)溫度系數(shù)（約為-2.0mV/）。通過選擇合適的偏置電流，就可以獲得接近零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。然而這種基準(zhǔn)源的應(yīng)用

19、越來越少，因?yàn)樗鼈兪褂闷饋碛悬c(diǎn)困難：精度不高，噪聲大，輸出基準(zhǔn)電壓對(duì)電流和溫度都有較大的依賴性。圖2.7的溫度系數(shù)與的關(guān)系帶隙基準(zhǔn)電壓源帶隙基準(zhǔn)電壓源的性能較其它基準(zhǔn)電壓源有了很大的飛躍。它的溫度系數(shù)可以做的很小，可以獲得從1.22V到10V的各種基準(zhǔn)電壓。由于建立在非表面的帶隙原理上，因此比齊納二極管更穩(wěn)定。它的輸出阻抗很低，能保持很小的溫度系數(shù)而且具有較高的穩(wěn)定性。同時(shí)，帶隙基準(zhǔn)源工作的靜態(tài)電流和功耗都很小，電源電壓抑制比比較大，輸出電壓受電源電壓的影響很小。由于以上優(yōu)點(diǎn)使帶隙基準(zhǔn)電壓源得到廣泛的應(yīng)用，本文所采用的就是帶隙基準(zhǔn)電壓源，下面詳細(xì)分析帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理3。2.2帶隙基準(zhǔn)電壓源

20、的基本原理圖2.8是帶隙基準(zhǔn)電壓源的原理圖。由室溫下溫度系數(shù)為-2.0mV/的pn結(jié)二極管產(chǎn)生電壓；同時(shí)也產(chǎn)生一個(gè)熱電壓（T=KT/q），它與絕對(duì)溫度成正比（PTAT），它在室溫下的溫度系數(shù)為+0.085mV/。如果電壓乘以常量K加上電壓，則輸出電壓為：(2.8)式(2.8)對(duì)溫度求導(dǎo)，用和的溫度系數(shù)求出理想的不依賴于溫度的K值。/,/,則K=2.2/0.085=23.5,在理論實(shí)現(xiàn)零溫度系數(shù)，此時(shí)由于該電壓等于硅的帶隙電壓（外推到絕對(duì)溫度），所以這類基準(zhǔn)電路也叫“帶隙”基準(zhǔn)電路。圖2.8與補(bǔ)償原理2.2.1與絕對(duì)溫度成正比的電壓早在1964年人們就認(rèn)識(shí)到，如果兩個(gè)雙極晶體管在不相等的電流密度

21、下工作，那么它們的基極-發(fā)射極電壓的差值就與絕對(duì)溫度成正比。 圖2.9 與絕對(duì)溫度成正比的電壓的產(chǎn)生如圖2.9所示，如果兩個(gè)同樣的晶體管(IS1=IS2)偏置的集電極電流分別為和，忽略它們的基極電流，則有因此，的差值與絕對(duì)溫度成正比。2.2.2負(fù)溫度系數(shù)電壓VBE有公式知 。其中，是硅的帶隙勢(shì)壘，,T是絕對(duì)溫度，是參考溫度，單位為K，是與溫度不相關(guān)的常數(shù)，是發(fā)射極面積，是基區(qū)寬度，是基區(qū)摻雜濃度，是基區(qū)少數(shù)載流子平均遷移率，4-m，是溫度指數(shù)。當(dāng)T=時(shí)，其中是硅在溫度時(shí)的帶隙勢(shì)壘。為了簡(jiǎn)化分析，假設(shè)不隨溫度變化，且，將的表達(dá)式代入式就可以得到：等式兩邊對(duì)溫度求導(dǎo)：(2.9)(2.10)可見，的

22、溫度系數(shù)本身與溫度有關(guān)，如果正溫度系數(shù)的量表現(xiàn)出一個(gè)固定的溫度系數(shù)，那么在恒定電壓基準(zhǔn)的產(chǎn)生電路中就會(huì)產(chǎn)生誤差。因此，只有在一階近似的情況下，基準(zhǔn)的溫度系數(shù)才可以認(rèn)為是很小的。2.3 帶隙基準(zhǔn)源的幾種結(jié)構(gòu)1)widlar帶隙基準(zhǔn)源第一個(gè)帶隙基準(zhǔn)源由Robert widlar 于1971年提出，其結(jié)構(gòu)如圖2.10所示：由圖2.10可列方程如下：(2.11)假設(shè)，則由式(2.11)可化簡(jiǎn)為(2.12)輸出基準(zhǔn)電壓的表達(dá)式如下：(2.13)這就是Widlar帶隙基準(zhǔn)電壓的表達(dá)式。式中第一項(xiàng)具有負(fù)的溫度系數(shù)，第二項(xiàng)具有正的溫度系數(shù)，合理地設(shè)置R1，R2，R3，IS1和IS2的值，就可使正、負(fù)溫度系數(shù)相

23、互抵消，從而實(shí)現(xiàn)零溫度漂移。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是電源電壓比較高，而且難以保證電流比不隨溫度變化4。圖2.10經(jīng)典Widlar帶隙基準(zhǔn)源2）Brokaw帶隙基準(zhǔn)源電路結(jié)構(gòu)如圖2.11所示，該電路結(jié)構(gòu)的負(fù)反饋環(huán)使用了運(yùn)放以減小兩個(gè)支路電流比值的溫漂4。圖2.11中,和的發(fā)射極面積之比為N，輸出電壓可表示為：(2.14)假定集電極電阻和完全相同，由于運(yùn)算放大器輸入端“虛短”，和的集電極電流就相等。電阻R2上的壓降等于和的發(fā)射極電壓差，因此輸出電壓又可以表示為：(2.15)從式(2.15)可以看出，通過選擇合適的N值及和的比值，也可實(shí)現(xiàn)正負(fù)溫度系數(shù)相互抵消。與Widlar帶隙基準(zhǔn)源的表達(dá)式（2.13）相比

24、，在對(duì)數(shù)項(xiàng)中的比不存在，需要調(diào)整的參量變少，同時(shí)與電源電壓無關(guān)，所以基準(zhǔn)源的精度就提高了。Brokaw電路結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是電源抑制比不高且功耗較大。圖2.11Brokaw帶隙基準(zhǔn)源3)使用橫向BJT的CMOS帶隙基準(zhǔn)源如圖2.12所示(2.16)由于電流鏡的鏡象而使，則有(2.17)此電路結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是VREF受電源電壓的影響比較大。圖2.12使用橫向BJT的CMOS帶隙基準(zhǔn)源從以上的討論中，我們能看出是帶隙基準(zhǔn)源一個(gè)很重要的參數(shù)，它的溫度特性在帶隙基準(zhǔn)源中扮演著很重要的角色，因此下一節(jié)將要詳細(xì)分析的溫度特性和精密補(bǔ)償?shù)姆椒?。2.4VBE的溫度特性以NPN雙極型器件為例，其基-射結(jié)電壓可以表示為:

25、(2.18)式中，K是波爾茲曼常數(shù)，q是電子電荷，為集電極電流，為飽和電流，它同器件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，可表示為6:(2.19)式中A為基一射結(jié)面積，為硅的本征載流子濃度，為基區(qū)中電子擴(kuò)散常數(shù)的平均有效值，為單位面積基區(qū)總摻雜濃度。利用Einstein關(guān)系式及和與溫度的關(guān)系，即:(2.20) (2.21)式中為基區(qū)中平均電子遷移率，C, D,n是與溫度無關(guān)的常量，Vg0為外推到絕對(duì)溫度零度時(shí)硅的能隙電壓，則IS可表示為:(2.22)式中B是與溫度無關(guān)的量。將VBE對(duì)T取導(dǎo)數(shù)，由于IC很可能是溫度的函數(shù)，為了簡(jiǎn)化分析，暫時(shí)假設(shè)IC保持不變，則:(2.23)上式給出了VBE的溫度系數(shù)，從式中可以看出，它與

26、VBE本身的大小以及溫度都有關(guān)系。如果再考慮的溫度變化，VBE溫度系數(shù)的表達(dá)式將更為復(fù)雜，所以考慮通過別的方法來研究VBE的確切表達(dá)式。為了精確分析VBE，必須找出以前使用的VBE表達(dá)式中不精確的原因，加以改進(jìn)。首先，的表示式不精確，它的精確表達(dá)式應(yīng)該:(2.24)式中為在溫度T時(shí)硅的能隙電壓，E是與溫度無關(guān)的量。圖2.13帶隙電壓隨絕對(duì)溫度的變化及其一階近似如圖2.13示，在常溫下，可以把簡(jiǎn)化為隨溫度變化的線性函數(shù)，這是因?yàn)樵谶@個(gè)工作范圍內(nèi)比較符合的實(shí)際變化曲線，所以:(2.25)式中，將上式代入的精確表達(dá)式中，則(2.26)與常用表達(dá)式比較可知，常數(shù), 就是。但是，,并不是唯一的，它會(huì)隨著

27、變化，而且在低溫下隨溫度變化的非線性越來越嚴(yán)重，這時(shí)用線性函數(shù)描述它已經(jīng)很不精確。同時(shí)注意到，也會(huì)隨著變化，只是在常溫下變化很小，才將其近似認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)，但在低溫下變化很大，就不能作為常數(shù)了。這些就是由于的不精確而導(dǎo)致不精確的原因。圖2.14VBE絕對(duì)溫度的變化將式(2.19)至(2.26)代入(2.18)式，得到VBE的精確表達(dá)式(2.27)圖2.14表示了VBE隨絕對(duì)溫度的變化。2.5帶隙基準(zhǔn)源的曲率校正方法帶隙基準(zhǔn)源輸出電壓的校正，一般是通過一個(gè)矯正電壓消除或減少VBE溫度系數(shù)的影響來實(shí)現(xiàn)的，即:（2.28）矯正的方法包括線性補(bǔ)償和高階補(bǔ)償，線性補(bǔ)償可以滿足一般精度要求，高階補(bǔ)償主要用

28、于高精度的要求7。2.5.1線性補(bǔ)償如果是關(guān)于溫度的線性函數(shù)，能夠抵消的線性項(xiàng)，就是線性補(bǔ)償，即(2.29)則(2.30)2.5.2高階補(bǔ)償線性補(bǔ)償后，基準(zhǔn)源輸出電壓中的高階項(xiàng)始終存在，仍然影響輸出電壓的精度。如果能夠?qū)⑵渲械母唠A項(xiàng)消除，則基準(zhǔn)源輸出電壓的溫度穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。目前，人們已經(jīng)提出了很多行之有效的非線性的補(bǔ)償方法，下面介紹常見的幾種8。非線性曲率補(bǔ)償主要有VBE環(huán)路曲率補(bǔ)償，非線性曲率補(bǔ)償，利用不同材料電阻的相異溫度特性進(jìn)行曲率校正。1)環(huán)路曲率補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓源如圖2.15所示, (2.31)其中，分別是和的集電極電流，是定義的電阻，則：(2.32)此電路結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)是過于復(fù)雜，且C

29、MOS標(biāo)準(zhǔn)工藝無法制作出高性能的NPN晶體管。圖2.15VBE環(huán)路曲率補(bǔ)償?shù)碾娐穲D2)非線性曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源如圖2.16所示，圖2.16非線性曲率補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓源 (2.33)其中A和B是常數(shù)。與溫度無關(guān)，可表示為也可以表示為，則(2.34)本基準(zhǔn)電路的缺點(diǎn)是電源電壓不能太低，而且在CMOS標(biāo)準(zhǔn)工藝中制造的PNP管的的值很難控制。3)利用不同材料電阻的相異溫度特性進(jìn)行曲率校正由前面的分析可知道，中的有關(guān)溫度的非線性項(xiàng)為，因此可以泰勒展開為如下形式:(2.35)利用兩個(gè)溫度系數(shù)相異電阻的比值，可以得到與T有關(guān)的高階項(xiàng)，這樣就可以用來消除中的高階項(xiàng)，達(dá)到曲率補(bǔ)償?shù)哪康?。電路見圖2.17所示圖2.

30、17利用不同材料電阻的溫度系數(shù)進(jìn)行曲率校正的帶隙基準(zhǔn)電壓源圖2.17中，、和由P型注入電阻制成其具有正溫度系數(shù)；由高阻多晶硅制成，其具有負(fù)溫度系數(shù)。顯然，可以得到:(2.36)式(2.36)中，由于與由同一材料制成，具有相同的溫度系數(shù)，因此其比值與溫度無關(guān);與采用了不同的材料，因此其比值會(huì)隨著溫度的變化而變化。由于，在0-100范圍內(nèi)，可以認(rèn)為，因此可將其比值泰勒展開為下式: (2.37)將式(2.37)帶入式(2.36)，可得(2.38)式(2.38)中，是P注入電阻的溫度系數(shù)，為正值；是多晶硅高阻的溫度系數(shù)，為負(fù)值。由式(2.38)可知調(diào)整以及就可做到完全消去一次項(xiàng)和二次項(xiàng)，但不能保證更高

31、階項(xiàng)的完全消除。當(dāng)然，雖然不能完全消去各高階項(xiàng)，但是由于不同材料電阻的正負(fù)溫度特性，也能夠大大削弱這些項(xiàng)所引起的誤差。顯然，不同材料電阻的溫度系數(shù)正負(fù)差異越大，那么曲率補(bǔ)償?shù)男Ч驮胶?。本章小結(jié)本章介紹了直接采用電阻和管分壓的基準(zhǔn)電壓源，有源器件與電阻組成的基準(zhǔn)電壓源，在分析與絕對(duì)溫度正比的電壓和負(fù)溫度系數(shù)電壓之后，介紹了帶隙基準(zhǔn)電壓源的各種結(jié)構(gòu)，其中Widlar帶隙基源適用于雙極型工藝或P阱CMOS工藝，Brokaw帶隙基準(zhǔn)源電源抑制比比較高，功耗較大，使用橫向BJT的CMOS帶隙基準(zhǔn)源受電源電壓的影響比較大；線性補(bǔ)償型帶隙基準(zhǔn)電壓源用于對(duì)精度要求不是很高的電路中，非線性曲率補(bǔ)償型帶隙基準(zhǔn)源

32、適用在要求高精度的電路中，環(huán)路曲率補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓源的電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，非線性曲率補(bǔ)償基準(zhǔn)電壓源對(duì)工藝要求非?？量?，利用不同材料電阻的相異溫度特性進(jìn)行曲率校正的電壓源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功耗小，性能良好等優(yōu)點(diǎn)。3. 高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)源的電路設(shè)計(jì)與仿真隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種可移動(dòng)設(shè)備趨于小型化，對(duì)其供電系統(tǒng)要求越來越高，如筆記本電腦，手提醫(yī)用設(shè)備，掌上電腦等。這些產(chǎn)品不僅要求電源本身穩(wěn)定，而且還要求有電壓檢測(cè)、電源管理功能，更重要的是要求減小電池尺寸和延長(zhǎng)電池壽命。這就要求帶隙基準(zhǔn)電壓源不僅要求精度高，而且要求功耗小，本文針對(duì)這一問題對(duì)一種高精度的CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)3.1

33、高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)思路電源抑制和溫度獨(dú)立性是帶隙基準(zhǔn)源的重要性能指標(biāo)，高精度的帶隙基準(zhǔn)源必須要在這兩個(gè)方面表現(xiàn)出很好的性能。目前，實(shí)現(xiàn)高精度的帶隙基準(zhǔn)源主要會(huì)遇到兩個(gè)難點(diǎn)：1）現(xiàn)有的技術(shù)只能提高帶隙基準(zhǔn)源在低頻時(shí)的電源抑制比，基準(zhǔn)源在高頻時(shí)的電源抑制比比較差；2）由第二章的內(nèi)容可知，對(duì)進(jìn)行高階補(bǔ)償可實(shí)現(xiàn)良好的溫度特性，但這卻以增加電路復(fù)雜性和提高成本為代價(jià)，性能與成本之間的矛盾很難解決9。圖3.2時(shí)針對(duì)以上兩個(gè)難點(diǎn)提出的一種高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)源。為了提高高頻時(shí)基準(zhǔn)源的抑制比，該電路在基準(zhǔn)源輸出端增加RC濾波器，考慮到電容會(huì)延長(zhǎng)電路的啟動(dòng)時(shí)間，電路中還加入了給電容充放電的快速啟

34、動(dòng)電路和快速啟動(dòng)電路控制電路，一旦啟動(dòng)完成，快速啟動(dòng)電路控制電路關(guān)斷快速啟動(dòng)電路。在該電路中，快速啟動(dòng)電路的控制電路是一個(gè)檢測(cè)基準(zhǔn)源輸出端電壓是否達(dá)到穩(wěn)定值的判斷電路，同時(shí)還起到溫度補(bǔ)償?shù)淖饔?，在沒有增加電路復(fù)雜的情況下使基準(zhǔn)源的輸出具有很好的溫度特性。圖3.1電路的等效結(jié)構(gòu)圖圖3.2 帶隙基準(zhǔn)源的實(shí)際電路圖3.2核心電路本電路的核心電路使用兩管式的帶隙基準(zhǔn)電壓源，如圖3.3所示。圖3.3核心電路在圖3.3中，QN6、QN7兩管的發(fā)射極面積不等，QN7比QN6的大，其比值為8：1，它們的基極連在一起。QN6、QN7分別有QP7、QP6組成的鏡像電流源作集電極有源負(fù)載，兩管集電極電流相等。但因Q

35、N6、QN7的發(fā)射極面積不同所以兩管的實(shí)際電流密度JN6和JN7也就不相等10。它們的VBE電壓之差加在電阻，由下式求出：(3.1)電阻R1中流過的電流是QN6和QN7的電流之和，兩管電流相等，所以流過R1的電流是R2的兩倍，流過R2的電流IN7為：(3.2)(3.3)(3.4)基準(zhǔn)電壓值的輸出值呈現(xiàn)QN6和QN7的基極上，它等于QN6的VBE與VR1之和。(3.5)顯然式(3.5)第一項(xiàng)具有負(fù)溫漂，第二項(xiàng)具有正溫漂，它們之和存在著零溫漂的條件。3.3 提高電源抑制比電路傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電壓源采用運(yùn)算放大器來穩(wěn)定電路，提高電源抑制比，但運(yùn)算放大器高失調(diào)的缺陷限制了電源抑制比的進(jìn)一步提高。并且當(dāng)電

36、源電壓有頻率較高的交流信號(hào)干擾時(shí)，放大器的輸出會(huì)與電源電壓有很明顯的相位差，導(dǎo)致VREF高頻時(shí)電源抑制比很低。如圖3.4所示，為了避免放大器的缺陷，本文采用內(nèi)部負(fù)反饋電路來提高VREF在低頻時(shí)的電源抑制比。另外在電路輸出端增加了一個(gè)RC濾波器，用來提高VREF在高頻時(shí)的電源抑制比11。圖3.4核心電路和提高電源抑制比電路負(fù)反饋回路P8、R20、R9、R15、QN2、QN1、N15、QP5共同構(gòu)成核心電路的反饋回路，用于提高基準(zhǔn)源低頻時(shí)的電源抑制比。具體的工作原理是這樣的：當(dāng)兩管式的帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出電壓偏離平衡值VREF時(shí)，和兩條支路產(chǎn)生差分電流。例如VREF升高，IEQN7>IEQN6

37、，導(dǎo)致IBQP5升高，ICQP5也隨之升高，迫使N15的漏極電壓增高，即P8的柵極電壓增高，從而使IP8減小，流過R9、R15的電流減小，VREF也隨之減小。產(chǎn)生差分電流的工作原理如下12:對(duì)B點(diǎn)運(yùn)用KCL，(3.6)對(duì)于正偏置的三極管：(3.7)QN7的發(fā)射極面積是QN6的N倍：(3.8)假定：，VREF是平衡電壓，是VP和平衡電壓之間的差。由(3.6)(3.7)(3.8)三式得：(3.9)(3.10)當(dāng)在1的附近時(shí)，和可近似為零：(3.11)對(duì)的取值分三種情況進(jìn)行討論：1)當(dāng)時(shí)，即2)當(dāng)時(shí)，即3)當(dāng)時(shí)，即由于，組成電流鏡且，(3.12)如果，將(3.6)式帶入(3.12)式得差動(dòng)電流，(3

38、.13)由式(3.13)知，當(dāng)時(shí)，隨著的增加，增大，也增大。如前面所提的，VREF升高，。3.3.2RC濾波器如圖3.5所示，為了改善輸出基準(zhǔn)電壓在高頻段抑制電源紋波和減少輸出噪聲，可以在基準(zhǔn)電壓輸出加RC濾波器。圖3.5基準(zhǔn)電壓輸出端加RC濾波器由和引入一個(gè)在頻率處的繼電。它等效為在該頻率下的一個(gè)零點(diǎn)（或最大PSSR），因?yàn)镻SSR是電源變量和基準(zhǔn)電壓的比值，所以在整個(gè)工作帶寬內(nèi)，通過增加RC濾波器PSSR顯著增加，尤其是高頻區(qū)域。對(duì)應(yīng)于零點(diǎn)的頻率表示為：(3.14)是帶隙基準(zhǔn)的輸出阻抗。除了改善PSRR，RC濾波器也可以減少噪聲。當(dāng)工作在高頻時(shí)，基準(zhǔn)電壓的噪聲主要是溫度噪聲，因?yàn)橐肓艘粋€(gè)

39、在處的極點(diǎn)，頻率等于或大于的噪聲會(huì)被有效的濾去。在電路3.4中，和構(gòu)成了RC濾波器。3.4快速啟動(dòng)電路及快速啟動(dòng)電路的控制電路由于帶隙基準(zhǔn)電壓源從三極管的基極輸出基準(zhǔn)電壓，引入RC濾波器后，基極輸出電流很小，導(dǎo)致電容C的充電時(shí)間很長(zhǎng)，電路的開啟時(shí)間增加，結(jié)果，達(dá)到它的穩(wěn)定值（1.25V）需要更多的時(shí)間。為了避免開啟延時(shí)，需要設(shè)計(jì)一個(gè)快速啟動(dòng)電路給電容提供大電流充電，另外還需要增加一個(gè)控制電路，當(dāng)電路輸出達(dá)到預(yù)定值時(shí)，控制電路關(guān)斷快速啟動(dòng)電路，切斷充電電流，減小電路功耗。電路中，、構(gòu)成啟動(dòng)電路，、構(gòu)成了快速啟動(dòng)電路的控制電路13。3.4.1快速啟動(dòng)電路的控制電路快速啟動(dòng)電路的控制電路實(shí)際上是一個(gè)

40、用來檢測(cè)電路是否正常工作的比較器。如果電路處于不正常工作狀態(tài)，即電容上的電壓沒有達(dá)到預(yù)定值1.25V時(shí)，快速啟動(dòng)電路的控制電路就會(huì)輸出低電平，開啟快速啟動(dòng)電路給充電，一旦電路正常工作之后，控制電路就會(huì)關(guān)斷部分快速啟動(dòng)電路。在具體電路中需要給快速啟動(dòng)電路的控制電路提供精度較高而且略低于基準(zhǔn)電壓的門限。如果采用一般的比較器來充當(dāng)比較電路，這種電路的門限電壓將隨電源電壓、溫度等因素有很大的變化，而且在基準(zhǔn)未建立起來時(shí)，電路中找不到用來充當(dāng)門限的基準(zhǔn)電壓，從而使快速啟動(dòng)電路出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)。因此本電路中采用的是一款不需要門限電壓且具有檢測(cè)功能的比較器，另外采用該電路還可以對(duì)基準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，可謂

41、時(shí)一舉多用。具體電路如圖3.6所示圖3.6快速啟動(dòng)電路的控制電路、組成電流鏡，、和組成了比較器的核心電路，即兩管式的帶隙基準(zhǔn)源電路，是與電源無關(guān)的偏置電流。節(jié)點(diǎn)REF處的平衡電壓為：(3.15)如前面所描述的差分電流產(chǎn)生原理，當(dāng)偏離平衡值，、兩條支路產(chǎn)生差分電流，是和平衡電壓之差，1）當(dāng)時(shí)，2）當(dāng)時(shí)，3）當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，隨著的增加，增大，也增大，由于提供的偏置電流不變，隨著的增大，將驅(qū)動(dòng)的漏極增大，達(dá)到反相器的門限電壓，輸出為低電平從而關(guān)斷啟動(dòng)電路。同理，當(dāng)時(shí)，反相器輸出高電平 ，開啟電路給電容充電。考慮到比較器存在延時(shí)和充電電流過大，有可能存在過充的現(xiàn)象，所以門限電壓為略低于基準(zhǔn)電壓。快速啟動(dòng)電

42、路快速啟動(dòng)電路如圖3.7所示，當(dāng)控制電路檢測(cè)到基準(zhǔn)源的輸出未達(dá)到預(yù)定值時(shí)，輸出為高電平，柵電壓為高電平，導(dǎo)通，導(dǎo)致柵電壓降低，導(dǎo)通，開始對(duì)電容充電；當(dāng)快速啟動(dòng)電路的控制電路檢測(cè)到電容上的壓降達(dá)到預(yù)定值時(shí)，輸出為低電平，從而關(guān)斷快速啟動(dòng)電路，切斷充電電流。圖3.7 快速啟動(dòng)電路3.5CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的溫度補(bǔ)償原理由于快速啟動(dòng)電路的控制電路對(duì)基準(zhǔn)源的輸出具有溫度補(bǔ)償作用，本電路在沒有任何電路的情況下實(shí)現(xiàn)很好的溫度特性，其工作原理如圖3.8所示，圖3.8曲率補(bǔ)償原理電阻網(wǎng)絡(luò)中A，B兩點(diǎn)電壓分別是和，與分別是兩個(gè)溫度特性曲線不一樣的帶隙基準(zhǔn)源輸出，其溫度特性曲線如圖3.9中和所示。和都只是經(jīng)過一

43、階補(bǔ)償所得的結(jié)果，曲率較陡。通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和（一般選取=），使電阻網(wǎng)絡(luò)中的C點(diǎn)處的電壓為14：(3.16)由式(3.16)知，與相互補(bǔ)償，可見的溫度特性曲線在大溫度范圍內(nèi)保持平滑。圖3.9不同的溫度特性曲線相互補(bǔ)償原理圖在具體電路中實(shí)現(xiàn)如下：是由、所構(gòu)成的Bandgap1的輸出，是由、所構(gòu)成的Bandgap2的輸出。(3.17)(3.18)其中電阻比值并不相等，。這樣設(shè)計(jì)的目的是要得到兩個(gè)溫度特性不一樣的帶隙基準(zhǔn)電壓源，利用它們相互補(bǔ)償，因?yàn)殡娮璞戎档拇笮≈苯佑绊懙交鶞?zhǔn)電壓源的零溫度系數(shù)和曲率。由前面的分析可知如表達(dá)式如下：式所示對(duì)溫度求導(dǎo)： (3.19)從式(3.19)可知，是隨偏置電流的變

44、化而變化的。當(dāng)偏置電流變小，變大，反之，變大，變小。由于，REF1中的電流小于REF2中的電流，因此。將(3.17)和(3.18)式對(duì)溫度求導(dǎo)，得(3.20)(3.21)由于，因此,即REF2的零溫度系數(shù)會(huì)比REF1的零溫度系數(shù)點(diǎn)低，正如圖3.9所示?，F(xiàn)在來估算的零點(diǎn)溫度系數(shù)。假設(shè)不隨溫度變化，并且只利用與（2.29）式中的溫度一階項(xiàng)估算的零溫度系數(shù)時(shí)的溫度，那么（3.20）式可以寫成：(3.22)，/同理可以求出由此可知，快速啟動(dòng)電路的控制電路在低溫時(shí)會(huì)有比較好的的溫度特性，它能對(duì)帶隙基準(zhǔn)源核心電路的溫度特性在低溫時(shí)有很好的補(bǔ)償，經(jīng)過補(bǔ)償后，至少在394溫度范圍內(nèi)，帶隙基準(zhǔn)源的溫度特性曲線會(huì)

45、保持平滑。3.6高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的電路仿真3.6.1仿真工具的介紹模擬電路由于其在性能上的復(fù)雜性和電路結(jié)構(gòu)上的多樣性，對(duì)仿真工具的精度、可靠性、收斂性以及速度等都有相當(dāng)高的要求。國(guó)際上公認(rèn)的模擬電路通用仿真工具是美國(guó)加利福尼亞大學(xué)伯克利(Berkeley)分校開發(fā)的通用電路模擬程序SPICE( SimulationProgramwith Integrated CircuitEmphasis)，目前享有盛譽(yù)的EDA公司的模擬電路仿真工具，都是以SPICE為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。其中以美國(guó)原 Meta Software公司的HSPICE和MicroSim公司的PSPICE最為流行。HSPICE是

46、Meta軟件公司推出的工業(yè)級(jí)電路分析產(chǎn)品，它能提供電路在穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)及頻域狀態(tài)下所進(jìn)行的模擬仿真，包括直流工作點(diǎn)和直流傳輸特性分析、交流小信號(hào)分析、噪聲分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、靈敏度分析、溫度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等等。采用HSPICE可從直流到大于100GHZ的微波范圍內(nèi)對(duì)電路作精確的模擬、分析15。3.6.2核心電路的仿真結(jié)果圖3.10是在溫度為25，電源電壓為5V時(shí)，核心電路的輸出基準(zhǔn)電壓隨電源電壓的變化曲線。由圖3.10可以看出：常溫下，核心電路的仿真曲線在3V以后變得平緩，輸出電壓在1.2V1.3V,但是這個(gè)精確度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的設(shè)計(jì)要求，所以還需要對(duì)電路作更進(jìn)一步

47、的完善。圖3.10 核心電路的基準(zhǔn)電壓隨輸入電壓的變化3.6.3電源抑制比電路的仿真結(jié)果圖3.11是在溫度為25，電源電壓為5V時(shí)，帶隙基準(zhǔn)電壓源的電源抑制比特性，掃描范圍是1Hz到10MHz。由圖3.11可以看出：常溫下，帶隙基準(zhǔn)電壓在整個(gè)工作帶寬內(nèi)都具有很高的電源抑制比，尤其是高頻區(qū)域有了很明顯的提高。在1MHZ時(shí)，基準(zhǔn)電壓的電源抑制比都在-80dB以下。圖3.11 基準(zhǔn)源的電源抑制比曲線3.6.4快速啟動(dòng)電路的仿真結(jié)果圖3.12是帶有快速啟動(dòng)電路的啟動(dòng)時(shí)間特性曲線，其工作條件是電源電壓為5V，溫度為25。由圖3.12可以看出：由于采用了快速啟動(dòng)電路，啟動(dòng)時(shí)間大約為700；如果不采用快速啟

48、動(dòng)電路，如圖3.13所示，在同樣的工作條件下，啟動(dòng)時(shí)間將會(huì)延長(zhǎng)到20ms?？梢?，加入啟動(dòng)電路后，帶隙基準(zhǔn)源能夠快速、平穩(wěn)的啟動(dòng)，完全符合設(shè)計(jì)要求。圖3.12帶有快速啟動(dòng)電路的啟動(dòng)時(shí)間曲線圖3.13沒有快速啟動(dòng)電路的啟動(dòng)時(shí)間曲線整體電路的仿真結(jié)果1）電源電壓穩(wěn)定性圖3.14是在溫度25時(shí)，帶隙基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓Vref隨電源電壓變化的曲線。由圖3.14可以看出，電源電壓在2.7V5.5V范圍內(nèi)變化時(shí)，基準(zhǔn)源輸出電壓小于0.12mV，幾乎保持不變，因此基準(zhǔn)源具有良好的穩(wěn)定性。圖3.14基準(zhǔn)電壓隨輸入電壓的變化2)溫度特性圖3.15是在電源電壓為5V時(shí)，帶隙基準(zhǔn)電壓源的輸出電壓Vref隨溫度變化的曲線。由圖3.15可以看出在0100的范圍內(nèi),基準(zhǔn)電壓的輸出變化小于1.4mV，由公式（ppm/）得到其相對(duì)溫度系數(shù)為11.2ppm/，具有良好的溫度特性。圖3.15基準(zhǔn)源輸出電壓的溫度特性曲線本章小結(jié)本章結(jié)合目前各種高精度CMOS帶隙基準(zhǔn)電