9CMOS基准源详解.ppt

带隙基准源系数推导（9） 令： 则有： 解之得： 带隙基准源性能说明 注意，前面推导得到了一个在T0温度下具有零温度系数的表达式，从表达式也容易判断出，当温度偏离T0时，带隙基准电压源的输出不再具有零温度系数。即 不再等于零。 CMOS带隙基准源举例（1） 一个基于CMOS工艺衬底纵向寄生PNP的带隙基准电压源。 CMOS带隙基准源举例（2） 设Cascod结构的电流镜（M5—M10）保证流过三极管Q1，Q2和Q3的电流相等。 因此，输出的基准电压可以表示为： CMOS带隙基准源举例（3） CMOS带隙基准源举例（4） 虚短=A点电位与B点电位相同。 因此，R3两端电压即为两个BE结压降之差； 而且，由A、B两点电位相同，如果R1=R2，那么两条支路电流相同。 或者： 则有： 基于CMOS工艺的纵向PNP 基于标准CMOS工艺的纵向PNP（寄生）放大倍数较小。而且P型衬底必须接到最低电位，因此纵向PNP的集电极必须接地。 版图示例 总结 带隙基准源是利用Si的禁带电压来构造的一种基准源，典型的带隙基准源输出电压也与Si的禁带电压几乎相等。 带隙基准源是一种温度系数较小的基准源电路，根据电路设计的不同，它可以实现在某一温度下具有零温度系数。 从带隙基准源的表达式中也可以看出，这种结构的基准源同时具有较低的电源抑制比。（PSRR） Thanks！ 西安电子科技大学 Analog and Mix-Signal Integrated Circuit Design--基准参考源电路 西安电子科技大学微电子学院 刘帘曦 内容概要 基准源概述 与基准源相关的概念 基本的基准源电路简介 带隙基准电压源设计基础 带隙基准源设计举例 参考文献 1.《模拟CMOS集成电路设计》 Behzad. Razavi著，陈贵灿，程军等译，西安交通大学出版社，2003 2.《CMOS模拟集成电路设计》Phillip E.Allen, Douglas R.Holberg著，冯军，李智群译，电子工业出版社，2005 3. 《模拟集成电路精粹》Willy Sansen著，陈莹梅译，清华大学出版社，2008 4. 《模拟集成电路的分析与设计(第4版)》，Paul R Gray，Paul J Hurst著，张晓林译，高等教育出版社，2005 基准源的定义及特点 模拟集成电路中的基准源就是一个高精度、高稳定性的独立电压源（或者电流源）。 理想基准源的特点： 1.不受电源电压变化的影响； 2.不受温度变化的影响； 3.不受工艺（制程）变化的影响。 理想基准源的特性曲线 灵敏度的概念 灵敏度是一个变量y对另一个变量x的依赖性的衡量，定义为这两个量相对变化量的比值。 如果y对x的灵敏度越低，则说明x的变化对y的影响越小。 把电源电压（温度）当作自变量x，基准电压（或者基准电流）作为因变量y: 灵敏度的意义 可以用灵敏度来定量研究基准源对电源（或者其他变量）的依赖性。 基准电压（或电流）的相对变化等于灵敏度与电源相对变化的乘积。 灵敏度的概念-举例 例如，如果某个电压基准源对电源电压的灵敏度为1，那么当电源电压变化10％，将引起电压基准源的变化也为10％。 一个理想的基准源，我们希望其灵敏度为0。即，它对于任何自变量都是独立无关的。 灵敏度概念的变形-温度系数 温度系数的定义：表示温度变化1℃引起基准的相对变化。 其本质是温度灵敏度关于温度的平均值。 小结 主要考察基准源随电源电压和温度的变化关系； 为了定量描述基准源随电源电压和温度之间的变化关系，引入了灵敏度的定义； 电源电压灵敏度和温度系数是两个重要的指标； 温度系数是一种习惯表达，本质是灵敏度的变型。 基本的常用电压基准源 无源器件分压器（电阻串联）； 二极管连接的MOS（有源电阻）； PN结二极管； 基极－发射极参考源(其本质和二极管同)； 带隙基准源。 其中，带隙基准源是目前精度较高，使用较多的参考源电路。 基本的电压基准源（1） 最简单的电压基准源是用电阻分压来实现的。 基本的电压基准源（2） 为了得到对电源电压灵敏度小于1的参考源，上下两个分压子电路必须不同，而且，下边的分压子电路应该具有对电源电压更低的依赖性。 换言之，上边的子电路的行为应该类似一个电流源，而下边的子电路行为应该类似一个电压源。 基本的电压基准源（3） 双极器件－电阻构成的电压基准源。 Is是PN结反向饱和电流 由于I远大于Is，因此得到的灵敏度小于1. PN结基准源与温度的关系 假设发射结正向电流不随温度变化； Is是PN结的反向饱和电流； VGO是温度为室温（300K）时，硅的禁带宽度，它也常常被称为带