文档介绍：2
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第 32卷第 2期电子工程师 Vol. 32 No. 2
2006年 2月 ELECTRON IC ENGINEER Feb. 2006
一种高性能带隙基准源的设计与分析
曾宏博, 胡锦, 陈迪平
(湖南大学微电子研究所, 湖南省长沙市 410082)
【摘 2 要2 】提出了一种2采用2 0. 6μm 1P1M (单层 Poly,单层 Metal) CMOS工艺的高性能带隙基准
电压源电路(BGR)设计。该电路能够在电压范围[ 4. 0 V, 6. 0 V ]内稳定工作,实现了一阶 PTAT(与绝
对温度成比例)温度补偿,并具有较好的电源抑制比和较低的温度系数,应用在热释电红外传感器专
用控制芯片之中。HSP ICE模拟和芯片测试结果表明,其电源抑制比可达到 65 dB ,在 0 ℃~70 ℃范围
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内精度可达到 23 × 10 /℃,当 VDD为 5 V时功耗仅为 158. 694 5μW。
关键词:带隙基准源, PTAT(与绝对温度成比例) , 电源抑制比, 温度系数
中图分类号: TN432. 1
源技术[ 3 ] 。其原理如下:一方面是产生晶体管 V 电
0 引言 BE
压,其具有负温度系数,约为- 2 mV /℃,另一方面利
基准电压源是集成电路中一个重要的单元模块, 用不同电流密度的晶体管产生ΔVBE ,其值与热电压 VT
常用于 A /D、D /A、PLL、DRAM、Flash、DC DC 等需要成正比,而 VT 具有正温度系数,约为+ 0. 086 mV /℃,
精密控制输出电压的场合。它要求基准源发生器克服将此温度系数乘以合适的系数后,在一定范围内就可
工艺、电压、温度以及负载变化影响而保持稳定,并且以抵消 VBE的温度漂移效应,而得到低温漂的输出电
在生产工艺不必调整的情况下能够实现。由于具有较压[ 1, 4 ] 。
高的 PSRR (电源纹波抑制比)以及较低的温度系数, 1. 1 偏置电路及其启动电路
因而基准源是影响 A /D、D /A 转换精度的关键因素, 图 1提供了自举偏置电流 IB IAS1 、IB IAS2 。图中可
甚至影响到整个系统的精度和性能。因此,设计一个知, I1 为输入电流, I2 为输出电流。本电路利用 MOS
好的基准电压源具有十分重要的现实意义。尽管实现 FET在弱反型区的饱和漏电流随电压呈指数关系以及
基准源的技术繁多,可以采用稳压管、VBE基准源技术、 I1 与 I2 的自举复制关系,制作了与 VDD无关、与绝对温
[ 1 ] [ 5, 6 ]
门限电压 VTH基准源技术、热电压 VT 基准源技术, 度成正比的 PTAT(与绝对温度成比例)电流源。
以及利用 MOS工艺中增强型 MOS管和耗尽型 MOS
管之间的阈值电压差产生基准电压的技术等[ 2 ] ,但兼
顾既要对电源电压依赖性小、又要对温度变化反应不
敏感,并且还要与主流的增强型 CMOS工艺相兼容的
多重要求,综合比较, CMOS带隙基准源仍是现阶段的
最优选择。作者为了配合一种热释电红外传感器专用
集成电路的设计,特设计了一种稳定工作在[ 4. 0 V,
6. 0 V ]电压范围内的高性能带隙基准电压源。由于