一種用于高速高精度ADC的電壓基準源設計
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帶隙基準電路的電源電壓抑制比可以表示為：PSRR=O(1-Add)／AVO，其中AV為運放的開環(huán)增益，Add為運放的輸出與電源電Ndd之比。因此，為了提高PSRR，可以采取三種措施：一是增加運放的開環(huán)增益Av；二是改進電路結構使運放的Add趨近1；三是引入預校正技術，即通過一個反饋電路將電源電壓穩(wěn)定在Vreg，并由Vreg為基準電路供電，以有效提高PSRR。
本文的電路結構除采用共源共柵電流鏡技術外，所加入的電源抑制比提高電路還可使運放的Add趨近1，從而大大提高基準源的電源抑制比。
電源抑制比提高電路的具體結構如圖3所示，它主要由M15，M16構成。作為M16負載的M為二極管接法，具有低輸出阻抗，可在提高環(huán)路增益的同時，把電源紋波引入到環(huán)路中。由于以PMOS作為輸入管的兩級密勒補償運放的PSR約為0，因此，Vg的PSR主要由PSR提高電路決定，具體表示為：
從上式可知，VG跟隨Vdd變化，使M23，M24的柵源電壓保持恒定，從而提高基準電壓的PSR。
3 電路仿真
3.1 溫度系數的仿真
通過Hspice仿真軟件可對上述基準源的整體電路進行溫度系數仿真，圖4所示是其溫度系數仿真曲線，由圖可以看出，二階曲率補償技術可有效降低基準源的溫度，在-40℃～125℃的溫度范圍內，其電壓基準輸出變化為0.26 mV，溫度系數為2.13 ppm／℃，完全可滿足12位100 MspsADC的系統(tǒng)要求。
3.2 PSRR的仿真
對比加入電源抑制比提高電路前后的電壓基準源電路的電源抑制比仿真結果可以發(fā)現：沒有加入PSR提高電路的電壓基準源的電源抑制比在低頻條件下可達到-72 dB，在100 kHz條件下為-62 dB；加入PSR提高電路后，電壓基準源的電源抑制比達到-101dB，在100 kHz的條件下，仍然能夠達到-81 dB。可以看出，引入PSR提高電路后，其PSR提高了29 dB。
4 結束語
本文對電壓基準源引起的ADC系統(tǒng)的DNL誤差進行了建模分析，提出了一種采用二階曲率補償技術的電壓基準源電路，該電路運用低噪聲兩級運放進行箝位，同時在采用共源共柵電流鏡技術的基礎上加入了PSR提高電路。通過在基于TSMC 1.8 V 0.18 μm標準CMOS工藝條件下的仿真結果表明，該電路的溫度系數為2.13 ppm／℃，電源抑制比在低頻條件下可達到-101 dB，可以滿足12位100 Msps ADC的系統(tǒng)要求。
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