在信息社会，提供稳定可靠的电源已成为了整个电子产业的基础。近年来，随着微电子技术的不断发展，各种便携式电子产品层出不穷，目前发展的主流趋势不仅在于电子产品的小型化，还必须考虑在低电压、低功耗方面的设计。面对新挑战，电子产品中的基准源设计便成为了首要考虑的核心问题。无论在模拟集成电路还是数模混合集成电路或者片上系统（SOC）芯片中，一个好的基准源决定了整块芯片的性能上限。随着半导体制造工艺日新月异的发展，深亚微米标准的CMOS工艺，例如0.18umCMOS，已经成为了业界模拟集成电路设计的主流。因此，传统上利用双极型晶体管进行基准源设计的方法，已经不能满足芯片发展的要求。本文主要针对MOS器件亚阈值区的物理模型，研究并探讨基于MOS器件亚阈值区特性的CMOS基准源的设计与优化，最终给出一种高阶补偿电压基准源的设计与仿真分析。全文研究的主要内容包括：1.基于亚阈值区MOS器件结构，分析其物理因素对MOS器件阈值电压的影响，给出处于亚阈值区MOS器件的栅源电压与漏源电流的关系，并分析其温度特性。2.基于标准CMOS工艺的MOS管基准源模型，综合采用电压调制技术和互补性对称设计方法，设计出具有高电源电压抑制比和低常规温度系数的电压基准源。仿真结果表明，本文所设计研究的基准源，在-30℃-90℃温度范围内，具有41.2ppm/℃的温度系数；当电源电压在0.9V到2.0V范围内变化时，能稳定提供0.81V的基准电压；在典型情况下，PSRR达到65dB的水平。因此，本文基于MOS器件亚阈值区特性设计的电压基准源，可以广泛应用于各类便携式电子产品。