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1第九章模拟集成电路基本单元9.1电流源电路

9.2基准电压源9.3单端反相放大器

9.4差分放大器9.5运算放大器9.6振荡器29.2基准电压源图9.9三管能隙基准源由图可见：I2R3＝VBE1－VBE2＝

VBE

所以：此电路的输出基准电压VREF为：其中：（9.14）（9.15）（9.12）（9.13）9.2.1双极型三管能隙基准源3将式（9.15）代入式（9.14）可得：由上式知，利用等效热电压VT的正温度系数和VBE的负温度系数相互补偿，可使输出基准电压的温度系数接近为零。由文献知：.（9.16）（9.17）式中Vg0＝1.205V，是温度为0K时的硅外推能隙电压；n为常数，其值与晶体管的制作工艺有关；T0为参考温度。

4

将式（9.17）代入式（9.16）并令，即T=T0时，使基准电压的温度系数为0，可得：实际上nkT0/q<<Vg0，于是：这说明在选定参考温度T0后，只要适当设计R2/R3和J1/J2，即可使在该温度下基准电压的温度系数接近零。由于这种温度系数为零的基准电压，其值接近于材料的能隙电压Vg0，所以称为能隙基准源。(9.18)(9.19)5假设Q1，Q2的几何尺寸相同，晶体管的βF较大，则：由图9.9可见：I1R1＋VBE1＝VREF＝I2R2+VBE3

所以：I1R1≈I2R2

代入式（9.18）可得：

由于在工艺上VBE值和电阻的比值都较易控制，所以这类电源的输出基准电压可调得较准。(9.20)6

当MOS器件在极小电流下工作时，栅极下方呈现的沟道相当薄，包含的自由载流子非常少。器件的这一工作区域被称为弱反型或亚阈值区。

可以利用工作在亚阈值区的CMOS构成基准电压源。9.2.2MOS基准电压源工作在亚阈值区的NMOS晶体管，当漏源电压大于几个热电势VT（＝kT/q）时，其电流可以表示为：（9.21）由此式，我们可以得到：（9.22）在式9.21和9.22中，B为常数，n为工艺所决定的参数，具有正温度系数，约为＋0.0015/℃。7（8.6）利用MOS器件在正阈值区的电流、电压的指数关系，采用图9.10所示的结构，可以得到正温度系数的ΔV（9.23）图9.10电压差与温度成正比的结构图9.11温度补偿CMOS基准电压电路8图9.11的电路结构，其负温漂源是VBE，VBE的温度系数为-2mV/℃。图中连接成二极管结构的NPN晶体管是由CMOS结构中的n+掺杂区（NMOS的源漏掺杂）做发射区，P阱为基区，N型衬底为集电区的寄生双极晶体管。

如果M1、M2的尺寸相同，则为获得ΔV必须使它们的VGS不同即电流不相同。从电路结构可得：（9.24

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