集成CMOS模拟电路带隙基准.pdf

CMOS模拟集成电路设计 Design of Analog CMOS Integrated Circuit Nov.2013 郑然 zhengran@nwpu.edu.cn 西北工业大学航空微电子中心 嵌入式系统集成教育部工程研究中心 本章内容 第十一章 带隙基准 CMOS模拟集成电路设计 第11章带隙基准 Copyright 2013, Zhengran 2 本章内容  11.1 概述  11.2 与电源无关的偏置  11.3 与温度无关的基准  11.4 PTAT电流的产生  11.5 恒定Gm偏置  11.6 速度与噪声问题  11.7 实例分析 CMOS模拟集成电路设计 第11章带隙基准 Copyright 2013, Zhengran 3 11.1 概述 模拟电路中广泛采用基准电压和基准电流，这些基准量与 电源和工艺参数的关系很小。我们使用这些基准，通过适当 的电路为各个电路模块的提供准确的工作电压和偏置电流。 本章我们将介绍三类基准的设计： 1、带隙基准电压的设计 2 、PTAT 电流的设计 3、恒定Gm设计 无论什么类型的电路，都必须有主体电路和合适的偏置电路， 基准源也不例外。为了保证其不受到电源的影响，我们必须设计 一种与电源无关的偏置，继而将实现的与温度无关的基准与之结 合，最终得到准确的基准源。 CMOS模拟集成电路设计 第11章带隙基准 Copyright 2013, Zhengran 4 11.2 与电源无关的偏置 前面的章节中，我们想当然的引入 了理想化的基准源IREF(a) 。如果它 不随电源电压发生变化，并忽略沟 道调制，那么ID2和ID3就会按比例 准确复制基准源，但是这样的IREF怎 样才能实现呢？考察一个更实际的例子(b) 。 V (W / L) V I out DD 2 ,其中I REF DD R +1/ g m (W / L) R +1/ g 1 1 1 1 m1 Iout及IREF都不可避免的与电源电压有关。考虑到如果上式中 的IREF 由Iout通过某种机制产生,那么就能够得到与电源无关的 输出电流了。请观察下面的自偏置电路。 CMOS模拟集成电路设计 第11章带隙基准 Copyright 2013, Zhengran 5 11.2 与电源无关的偏置 M3和M4将Iout复制到了IREF ，这样一来IREF