论文部分内容阅读
带隙基准源是模拟电路中一个重要的模块,广泛应用于模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、低压差线性稳压器(LDO)等模拟和数模混合集成电路中,其性能好坏直接影响着整个电路系统性能的优劣。近年来,随着集成电路的特征尺寸不断减小,电源电压不断下降,对基准源的要求不断提高,因此对CMOS工艺的带隙基准源进行研究具有重要的现实意义和实用价值。本文基于TSMC40G CMOS工艺设计了一个电流求和结构的带隙基准电压源,并利用spectre仿真工具对电路进行仿真和验证。由于采用电流模求和结构,输出电压任意可调,不受1.25V限制。本论文首先设计了一个单级折叠共源共栅运算放大器,并对带隙基准源进行了一阶温度补偿。在-40°C-125°C温度范围内,基准输出电压的温度系数约为14ppm/°C,低频下电源电压抑制比(PSRR)为-61dB。由于采用单级折叠共源共栅运算放大器的带隙基准源PSRR特性不是很好,又设计了采用两级折叠共源共栅运算放大器的带隙基准源,PSRR得到提高,低频下为-81dB。在此基础上,采用VBE线性化技术对带隙基准源进行高阶温度补偿,得到较好的温度系数,在-40°C-125°C温度范围内为2.6ppm/°C。又通过引入减法器,使带隙基准的PSRR进一步优化,低频下为-101dB。对在版图设计过程中的各种影响进行分析之后,设计了带隙基准源的版图,并通过DRC、LVS验证,然后进行了后仿真。为了降低运算放大器的输入失调,提高带隙基准源的精度,设计了采用斩波稳定技术的带隙基准电路,仿真结果表明,采用斩波稳定技术后带隙基准输出电压的精度提高了76倍。