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新型BiCMOS带隙基准电路的设计
发布时间:2015-02-04 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]-
AMP1的反向输入端串联2个(而不是一个)正向二极管接地起到了减少噪声的作用，亦可以抑制放大器的失调电压对Vref的影响。为了进一步减小运放失调对参考电压的影响，可以考虑较大的Q1、Q3发射结面积比值。此外，由于引入了修调电路，输出电压Vref可以稳定在0.5 V。
1.3 次级电压的生成
为了改善电源抑制比，不直接用主电源来供电，而是使用主电源电压Vcc来产生一个次电压Vcc1来供电(如图2所示)，以提高这种新型带隙基准电路的电源抑制比。其电路如图3所示。
该电路中，AMP3处于深度负反馈状态，根据运放虚短原理可知
电容C的作用是去除电源电压交流成分的影响。
1.4 电路启动及简并点分析
因为常规电流模带隙结构引入了新的电流通道，使每支路都有2个电流通道，因此存在着第三种可能的简并态。文献给出了解决第三简并态的解决办法，但是其启动电路复杂。本设计实现电流模结构的同时没有引入额外的电流通路，故只存在2个简并态：零点态和工作态。所以，所需启动电路简单，其结构如图4所示。
图4中M点与核心电路中AMP1输奇力新电感出端的M点相连，当AMP1输出高电平时，核心电路中各PMOS不能导通。这时启动电路通过反相器的作用使M10导通，M10的漏端接核心电路中的a点，从而M10开始对a点充电，使电路脱离零电流状态。电路导通以塑封电感后，M点输出低电平使M10关断，启动电路从主电路脱离。
1.5 电路中运算放大器的设计
本设计中考虑放大器的重要性能指标是开环直流增益大、电源抑制比高。运放结构如图5所示，采用两级放大结构：第一级是双端输入单端输出的以共源共栅PMOS为负载的折叠共源共栅结构;第二级为共源放大(两级中间用电容做补偿)。这样的结构提供足够高的直流增益，同时共源共栅负载的应用，不仅提高了开环直流增益而且增大了电源抑制比。
2 带隙基准电路仿真结果
电路采用Xfab O.35μm BiCMOS的工艺模型库塑封电感器，用Cadence Specte仿真器对电路进行仿真模拟。当电源电压为3.3 V时，图6和图7分别是温度相关性和电源抑制比(PSRR)的曲线图。结果显示，本带隙基准输出O.5 V稳定电压，在-40～+125℃的温度范围内，温漂为15 ppm，电路表现出良好的温度特性。同时，低频时基准电压源的电源抑制比可达-103 dB，在40 kHz以前电源抑制比小于-100 dB。图8是本电路在不同工作电压下的输出电压，可见电路正常启动电压为2 V，电路启动后基准电压的变化小于O.06 mV。
3 结语
带隙基准电压电路作为模拟电路中的重要模块对A/D采集精度、电源管理芯片的性能功率电感都有重要影响。本文设计了一种高精度、高电源抑制比、低电压的带隙基准电路，并且实现了对基准电压的外部修调。结果表明：电路在3.3 V电源电压，-40～+125℃下能提供稳定的0.5 V基准电压输出，温漂15 ppm，低频时电源抑制比-103 dB，达到了设计要求。
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