一款新穎的帶隙基準電壓源設(shè)計

電壓基準是芯片設(shè)計中一個至關(guān)重要的組成單元，它直接影響著整個電子產(chǎn)品的性能。高精度是當(dāng)今集成電路發(fā)展的特點之一，隨著集成電路以摩爾定律的發(fā)展，人們對電路指標的要求也日趨提高。因此，高精度、高性能的基準源對于集成電路芯片是必不可少的。本文設(shè)計了一款高性能的基準電路，具有較小的溫度系數(shù)，同時在2．3～6．5V的電源電壓范圍內(nèi)具有較低的功耗和較高的電源電壓抑制特性，適用于各類對精度要求較高且功耗低的集成電路芯片。

1 基準工作的基本原理
圖1為典型的與溫度無關(guān)的帶隙基準電路架構(gòu)圖。它的原理就是利用三極管基極-發(fā)射極電壓△VBE的負溫度系數(shù)和兩個三極管基極-發(fā)射極電壓差值△VBE的正溫度系數(shù)相抵消來產(chǎn)生零溫度系數(shù)的基準電壓。如圖1所示，圖中Mp1、Mp2為LDMOS管，VDD的大部分壓降均落在Mp1、Mp2上，因此該電路可以承受較高的電源電壓。若忽略三極管的基極電流，則有

由式(1)～式(6)式可以得到

其中，N=IS1／IS2為QN1和QN2的發(fā)射極面積之比。VBE2的溫度系數(shù)為-1．5 mV／℃，VT的溫度系數(shù)為+0．086 mV／℃，所以選擇適當(dāng)?shù)腘值和R2／R1的比值，就可以得到零溫度系數(shù)的輸出電壓。另外，調(diào)節(jié)R4和R5的比值，可以得到期望的基準電壓，且不會改變已調(diào)整好的零溫度系數(shù)特性。

2 新穎的帶隙基準電路
如圖2即為所提出的基準電壓電路。該電路由偏置、運算放大器、基準核心和基準啟動4個部分構(gòu)成。核心電路的原理如前文所述，下面對運放、啟動作具體闡述。