带隙基准电压源课件

1、带隙基准电压源,1,2,3,意义,原理,电路仿真,1,PPT学习交流,意义,由于电压基准源的上述特性，其在集成电路的设计中扮演极其重要的作用。尤其各种DAC，ADC，传感器芯片，检测芯片，电源管理类等芯片中广泛使用！,电压基准源通常要求具有较高的精度和稳定度：,不随电源电压变化,不随温度变化,不随半导体工艺变化,而目前产业界用得最多的电压基准源就是带隙基准电压源，几乎在绝大多数的芯片都能看到带隙基准电压源的身影！在模拟集成电路设计的三大教材中也专门对此进行了讲解说明：,2,PPT学习交流,原理,半导体工艺中具有正温度系数和负温度系数的两种电压： 负温度系数的PN结电压VBE 正温系数的热电压V

2、T,为了产生零温度系数电压基准信号可将负温度系数的PN结电压VBE和正温度系数的热电压VT进行组合即可实现，这样就会得到零温度系数（ZTC：Zero Temperature Coefficient）带隙电压基准源。,那么我们首先来回顾一下上面提到的两种随温度变化的电压：,PN结结电压,热电压,3,PPT学习交流,原理,将与绝对温度呈正比例变化的电压VT 和与绝对温度呈反比例变化的电压VBE进行线性组合从而产生带隙电压基准源。,因此令,利用上面的正、负温度系数电压，我们可以设计出一个令人满意的零温度系数带隙基准电压源：,4,PPT学习交流,原理,室温附近：,要获得零温度系数的电压基准源，那么：,

3、零温度系数带隙基准电压源：,5,PPT学习交流,传统基准源电路,由此可设计电路，假设取n=7，令R1=26k，计算得R2=260k,PPM=,由图可知此基准源电路Q2与Q1电压差为：,（1）,运放处于深度负反馈状态，使得运放两输入节点电压相等，故：,由于M1和M2镜像作用，I1=I2，将（1）（2）代入得：,（2）,（3）,将（3）与 联立可得：,6,PPT学习交流,实验电路仿真,已知既定温漂系数PPM为17.2，且n=7，因为R1为26k，由公式 可推出R2，取整后暂时R2设置为260k.,实验所用如下仿真电路图，图中使用NMOS管、PMOS管、三极管PNP管构成如原理图中的电路，其中MOS

4、管宽长比为10/2um、三极管设定面积倍数关系为7倍。图中MOS管均处于饱和状态。,7,PPT学习交流,实验电路仿真,电阻R2初始值为260k时，输出电压随温度变化而变化的曲线。,8,PPT学习交流,实验电路仿真,为探究输出曲线的最佳温度特性，设电阻R2为变量R，并给其一个变化范围，并缩小范围找出同等温度范围内，相对最好的温度特性的输出曲线。右图为R设置为200K到300K之间的输出曲线。由图可知R2为260k时，曲线较为平缓，温度特性较好.,9,PPT学习交流,实验电路仿真,将R2细分范围在260k附近得到右图所示曲线。 如图所示，R2为255k时，曲线较为平缓，因而确定为255k时，输出曲线温度特性最为理想。,10,PPT学习交流,计算PPM结果,电阻为255k条件下进行仿真实验，计算PPM结果。由计算器计算可得PPM为17.1455，与前面既定的17.