Bandgap带隙 Circuit知识分享.ppt

BroadGalaxy Confidential 31 bandgap 电路设计进阶 BroadGalaxy Confidential 32 bandgap 电路设计进阶 其它结构的电压基准电路设计 ? 产生与温度和电源无关的电压基准； ? 产生与温度无关的电流基准； BroadGalaxy Confidential 33 bandgap 电路设计进阶 BroadGalaxy Confidential 34 bandgap 电路设计进阶 BroadGalaxy Confidential 35 bandgap 电路设计进阶 1 Analog IC Design BroadGalaxy Electronics Ltd. July 2009 BroadGalaxy Confidential 2 1. 电压基准和电流基准的作用； 2. 电压基准结构选择； 3. 与温度无关的电压基准 —— bandgap ； 4. 实际 bandgap 电路设计； 5. 实际 bandgap 电路仿真； 6. 电流基准的设计： PTAT 电流 / 与温度无关电流； 7. 补充内容：闭环电路的稳定性判据； 8. 课后练习要求。 Outline bandgap 参考电压源电路设计与仿真 BroadGalaxy Confidential 3 电压基准和电流基准的作用 ? 模拟电路的设计中须广泛的应用到电压基准和电流基准， 它们是直流量，为核心电路提供偏置，建立直流工作点 ； ? 一般来说，从芯片外部引入的供电电压都存在着一定的波 动，而模拟电路对偏置电压的稳定性要求较高，因此一般 会使用一个参考电压源，它将电源电压转化为一个具有良 好电压稳定性和温度稳定性的电压，以提供良好的偏置。 ? 同时大部分电路也需要一个参考电流源以提供偏置，常见 的有不随温度变化的电流和与温度成正比的电流； BroadGalaxy Confidential 4 电压基准和电流基准的作用 ? 常用的基准有： 与温度无关的基准电压； 与温度成正比的电流（ PTAT 电流）； 与温度无关的电流 . BroadGalaxy Confidential 5 电压基准结构选择 ? 灵敏度 S ：灵敏度用于衡量参考电压源的稳压特性，灵 敏度越低参考电压源的稳压特性越好。 ? 动态电阻：对于一个二端元件，当其端电压变化时，端 电压微小增量与端电流微小增量的比值。动态电阻等于 I — V 曲线上参考点处曲线斜率的倒数。 ) ( ) ( DD DD REF REF V V V V s ? ? ? 介绍两个概念 r= I V ? ? BroadGalaxy Confidential 6 电压基准结构选择 ? 对一个一般的分压网络进行 分析， R1 、 R2 为阻性元件。 假定电源电压变化了 , 因 为 R1 和 R2 串联， 会以一 定比例分配在这两个电阻上 ，并且两者的电流改变量一 致。 REF V 1 R 2 R ? ? I r r I I V I I V V V V R R R R R R ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 1 2 1 2 1 V ? V ? BroadGalaxy Confidential 7 电压基准结构选择 ? 这说明 在 R1 、 R2 上的分 配与 R1 、 R2 的动态电阻成 正比。如果我们能让 R1 的动 态电阻很小， R2 的动态电阻 很大，则 大部分落在 R2 上，一小部分落在 R1 上， 对电源电压的灵敏度会大大 降低，稳压性能就会得到很 大提高。 REF V 1 R 2 R ? ? I r r I I V I I V V V V R R R R R R ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 1 2 1 2 1 V ? V ? BroadGalaxy Confidential 8 电压基准结构选择 ? 如果选择 R1 、 R2 均为线性电阻，则它们的动态电阻与 静态电阻相等。电源电压变化量 将仍以原来的静态 电阻的分压比分配给 R1 、 R2 ，最后 R1 、 R2 的分压比 与电源电压变化前相比没有改变。所以 与电源电 压将等比例变化， S=1 ，稳压效果不理想。 REF V 1 R 2 R V I V ? I ? V ? V ? BroadGalaxy Confidential 9 电压基准结构选择 ? 在 CMOS 电路设计中，最自然的考虑是用非线性电 阻元件 MOS 二极管来替代电阻 R1 。 MOS 二极管 具有较小的动态电阻。在 W/L=2,R2=100K 情况 下， S 的典型值为 0.283 。 REF V 1 R 2 R V I V ? I ? Broad