带隙基准电压源.ppt

提纲 意义 原理 原理 原理 原理 原理 原理 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 实际架构 * 1 2 3 意义 原理 实际架构 由于电压基准源的上述特性，其在集成电路的设计中扮演极其重要的作用。尤其各种DAC，ADC，传感器芯片，检测芯片，电源管理类等芯片中广泛使用！ 电压基准源通常要求具有较高的精度和稳定度： 不随电源电压变化 不随温度变化 不随半导体工艺变化 而目前产业界用得最多的电压基准源就是带隙基准电压源，几乎在绝大多数的芯片都能看到带隙基准电压源的身影！在模拟集成电路设计的三大教材中也专门对此进行了讲解说明： 《CMOS Analog Circuit Design》 第4章4.6节 Phillip E. Allen 《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》 第11章整章 Behzad Razavi 《Analysis and Design of Analog Integrated Circuits 》 第4章4.4节 Paul R. Gray 半导体工艺中具有正温度系数和负温度系数的两种电压： 负温度系数的PN结电压VBE 正温系数的热电压VT 为了产生零温度系数电压基准信号可将负温度系数的PN结电压VBE和正温度系数的热电压VT进行组合即可实现，这样就会得到零温度系数（ZTC：Zero Temperature Coefficient）带隙电压基准源。 那么我们首先来回顾一下上面提到的两种随温度变化的电压： PN结结电压 热电压 ① 负温度系数PN结结电压： IS是饱和电流，VT是热电压，IC是二极管正向电流或者双极管的集电极电流 Si的带隙电压1.12eV ② 正温度系数热电压 在1964年人们第一次认识到两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下时，他们的基极发射极电压的差值就与绝对温度成正比，具体如下图所示： 如果两个同样的晶体管（IS1=IS2）的集电极电流分别为nI0和I0，同时忽略积极电流的影响，那么有 ： 两个VBE差值就表现出正温度系数： 将与绝对温度呈正比例变化的电压VT 和与绝对温度呈反比例变化的电压VBE进行线性组合从而产生带隙电压基准源。 因此令 利用上面的正、负温度系数电压，我们可以设计出一个令人满意的零温度系数带隙基准电压源： 室温附近： 要获得零温度系数的电压基准源，那么： 零温度系数带隙基准电压源： 如何实现上述两个电压的相加？ n确定后，可以推算出电阻R3和R2的比例和 ，从而根据电阻的方块阻值以及电路对静态电流的要求确定电阻的L/W比值。 产业界设计时n通常取8 具有BJT管的工艺（Bipolar工艺，BiCMOS或者BCD工艺） Classical Widlar Bandgap Reference BCD工艺：EUM6102 BCD工艺：EUM6102 无BJT管的工艺：CMOS或者CDMOS 由于CMOS和CDMOS工艺中没有NPN和PNP器件，因此需要在标准的CMOS工艺中找到这种特性结构： CMOS工艺：EUM6804 CMOS工艺：EUM6804 CDMOS工艺：EUM6861 CDMOS工艺：EUM6861