低功耗CMOS电压参考电路设计研究设计.doc

深 圳 大 学 本 科 毕 业 论 文（设计） 题目: 低功耗CMOS电压参考电路的设计研究 姓名: 高晓杰 专业: 集成电路设计与集成系统 学院: 信息工程学院 学号: 2011130344 指导教师: 姜梅 职称： 讲师 2015年 4 月19 日  深圳大学本科毕业论文（设计）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目《 低功耗CMOS电压参考电路的设计研究》 是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。除此之外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。 毕业论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 目录 摘要1 1. 前言1 1.1 选题背景1 1.2 基准源发展史1 1.3 国内外发展现状及趋势3 1.3.1 低温漂系数基准源3 1.3.2 低电压基准源3 1.3.3 高电源抑制比基准源3 1.3.4 低功耗基准源4 1.4 本文主要工作和论文结构4 2. 基准源的理论分析6 2.1 基准源的分类6 2.1.1 掩埋型齐纳二极管基准源6 2.1.2 XFET基准源6 2.1.3带隙基准源7 2.2 经典带隙基准源的结构和原理7 2.2.1 负温度系数电压的实现8 2.2.2 正温度系数电压的实现9 2.2.3 带隙基准电压源基本结构10 2.3 基准源的几个重要参数11 2.3.1 温漂系数12 2.3.2 电源抑制比12 2.3.3 噪声12 2.3.4 功耗12 2.3.5 灵敏度13 2.3.6 精度13 2.3.7 启动时间13 2.3.8负载调整率13 2.3.9 长期稳定性13 3. 工作在亚阈值区的传统MOSFET模型14 3.1 MOSFET的物理结构14 3.2 MOSFET的阈值电压15 3.3 亚阈值区MOSFET的I～V特性16 3.4 亚阈值区MOSFET栅源电压的温度特性16 3.5 传统亚阈值MOSFET基准源电路模型17 4. 工作在亚阈值区的新型基准电压源18 4.1 电路基本介绍18 4.2 电路设计原理18 4.3 电路具体设计20 4.3.1 电路原理图20 4.3.2 器件参数的确定21 4.4 仿真及分析22 4.3.1 基准电压与供电电压22 4.3.2 基准源的瞬态特性 23 4.3.3 基准源的温度特性23 4.3.4 基准源的电源抑制比24 4.3.5 基准源启动电路电容的确定25 4.3.6 基准源的静态电流及功耗25 5. 总结与展望28 参考文献29 致谢31 Abstract32 【摘要】电压基准源是集成电路中一个非常重要的单元模块，其性能的好坏直接影响系统的精度和稳定性。电压基准源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以及片上系统(SoC)芯片中。随着集成电路产业的发展和半导体制造工艺技术的进步，集成电路的工作电压也原来越低，工作在亚阈值的电路在低压、低功耗设计中变得越来越流行。对于亚阈值MOSFET 基准电路模型的研究，传统设计是从亚阈值MOSFET 栅源电压的温度特性入手，构造零温度系数的基准参考源。本文利用的是工作在亚阈值区的阈值电压不同的两MOSFET器件，基于TSMC 0.18 μm 标准CMOS工艺技术，设计了一款工作在亚阈值区、结构简