带隙基准电源设计.docVIP

哈尔滨理工大学 软件学院 课程设计报告 课 程 大三学年设计 题 目 带隙基准电压源设计 专 业集成电路设计与集成系统 班 级 集成10-2 班 学 生 唐贝贝 学 号 1014020227 指导老师 董长春 2013年6月28日 目 录 一.课程设计题目描述和要求………………………………………… 二.课程设计报告内容………………………………………………… 2.1课程设计的计算过程…………………………………………. 2.2带隙电压基准的基本原理……………………………………. 2.3指标的仿真验证结果…………………………………………. 2.4 网表文件……………………………………………………… 三.心得体会…………………………………………………………… 四．参考书目…………………………………………………………. 课程设计题目描述和要求 1.1电路原理图： (1).带隙基准电路 (2).放大器电路 1.2设计指标 放大器：开环增益：大于70dB 相位裕量：大于60度 失调电压：小于1mV 带隙基准电路：温度系数小于10ppm/ 1.3要求 1手工计算出每个晶体管的宽长比。通过仿真验证设计是否正确，是否满足指标的要求，保证每个晶体管的正常工作状态。 2使用Hspice工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，失调电压）等。 3每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。 4完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。 5相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE手册。 课程设计报告内容 由于原电路中增加了两个BJT管，所以Vref需要再加上一个Vbe，导致最后结果为，最后Vref大概为1.2V，且电路具有较大的电流，可以驱动较大的负载。 2.1课程设计的计算过程 1 M8，M9，M10，M11，M12，M13宽长比的计算 设Im8=Im9=20uA (W/L)8=(W/L)9=20uA 为了满足调零电阻的匹配要求，必须有Vgs13=Vgs6 -因此还必须满足(W/L)13=(Im8/I6)*(W/L)6 即(W/L)13/(W/L)6=(W/L)9/(W/L)7 取(W/L)13=27 取(W/L)10=(W/L)11=(W/L)13=27 因为偏置电路存在整反馈，环路增益经计算可得为1/(gm13*Rb)，若使环路增益小于1，知(W/L)12/(W/L)13 4 故取(W/L)12=4*(W/L)13=107 2取CL=2pf 3为了满足60DB的相位裕度的要求： Cc 0.22CL=0.44pf 由于设计需求取Cc=4pf 4为了版图中的对称性去I5=53uA，I6=107uA 5单位增益带宽11MHz UGB=gm1/Cc=11MHz*2π 又gm6/CL=2.2*UGB=24MHz*2π 计算得gm1=44us gm6=48us 取gm1=69us gm6=55us 6为了消去零点，即将零点移至无穷远处，则调零电阻满足以下公式： gm6*R2=1 得 R2 = 1.44k 7M1与M6宽长比的计算 由gm1=[2Kp(W/L)1*I1]^0.5 取(W/L)2=(W/L)1=20 由gm6=[2Kn(W/L)6*I6] ^0.5 取(W/L)6=107 8M3，M4，M5，M7宽长比的计算 假设过驱动电压Vov=0.2v I3=I4=0.5Kn（W/L）Vov*Vov 取(W/L)3=(W/L)4=27 由偏置电流源与电流的比例关系得：(W/L)5=53 (W/L)7=107 9由Vgs13=Vgs12+Im8*Rs Vgs= 得Rs=3.2k 2.2带隙电压基准的基本原理 带隙电压基准的基本原理： 基准电压表达式 ： V+,V-的产生原理： （1）利用了双极型晶体管的两个特性： 基极-发射极电压（VBE）电压与绝对温度成反比 在不同的集电极电流下，两个双极型晶体管的基极-发射极电压的差值（ΔVBE）与绝对温度成正比 （2）双极型晶体管构成了带隙电压基准的核心 负温度系数电压： 双极型晶体管，其集电极电流（IC）与基极-发射极电压（VBE）关系为 其中，