一种高PSRCMOS带隙基准电路设计.docx

?

?

一种高PSRCMOS带隙基准电路设计

?

?

贺志伟+姜岩峰

摘要：为了降低芯片电路功耗，电源电压需要不断的减小，这将导致电源噪声对基准电压产生严重影响。为此针对这一问题进行相关研究，采用SMIC0.18μm工艺，设计出一种低功耗、低温度系数的高PSR带隙基准电压源。仿真结果表明，该设计带隙基准源的PSR在50kHz与100kHz分别为-65.13dB和-53.85dB；在2～6V电源电压下，工作电流为30μA，温度系数为30.38ppm/℃，电压调整率为71.47μV/V。该带隙基准适用于在低功耗高PSR性能需求的LDOs电路中应用。

关键词：带隙基准电压；低功耗；电源抑制；电路设计

中图分类号：TN402?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）13?0153?03

DesignofCMOSbandgapvoltagereferencecircuitwithhighPSR

HEZhi?wei，JIANGYan?feng

（MicroelectronicResearchCenter，NorthChinaUniversityofTechnology，Beijing100144，China）

Abstract：Thepowersupplyvoltageneedstobeconstantlydecreasedtomeettherequirementofreducingthelow?powerconsumptionofIC，butitmayleadtothenegativeimpactofpowersupplynoiseonthereferencevoltage.Alow?powerconsumptionbandgapvoltagereferencewithhighPSR（powersupplyrejection）andlow?temperaturecoefficentwasdesignbasedoninSMIC0.18μmprocess.ThesimulationresultsshowthatthePSRofthebandgapreferencesourceis-65.13dBat50kHzand-53.85dBat100kHzrespectively；at2～6Vsupplyvoltage，thesupplycurrentis30μA，thetemperaturecoefficientis30.38ppm/℃，andthevoltageregulationrateis71.47μV/V.ThebandgapvoltagereferenceissuitableforLDOscircuitwhichhastherequirementsoflow?powerconsumptionandhighPSR.

Keywords：bandgapreferencevoltage；low?powerconsumption；powersupplyrejection；circuitdesign

0引言

在高科技快速发展的今天，人们的生活已经离不开电子产品，为了能满足人们对产品性能的需求，现在的IC行业面对着巨大的挑战。当今高性能模拟、数模混合、数字和电源管理系统都需要非常稳定的基准电压源[1]。例如广泛应用于电源管理芯片、A/D和D/A转换器芯片、数据采集芯片等中的带隙基准，其性能好坏直接影响整个系统的精度及稳定性[2]。

现在的电子产品中，几乎都反映出一个共同的缺点，电池电量不够大，而现代的电池容量大小在短时间内不会得到较大的改善，因此，人们就想法如何降低电子产品功耗。降低功耗必然需要降低器件工作电压。带隙基准是任何模拟集成电路的一个重要单元，工作电压的降低，信号噪声对带隙基准的精度将显得越发突出，因此，在越来越低的电源电压下，低功耗、低温度系数、高PSR的带隙基准变得越来越重要[3]，如何改善带隙基准的信号噪声成为了一个热门研究的话题。

本文针对带隙基准电路上述问题考虑，提出一种高PSRCMOS带隙基准电路，其基准PSR在50kHz与100kHz下分别能达到-65dB，-53dB，大大改善了信号噪声对带隙基准的影响。

1高PSRCMOS带隙基准电路设计

1.1带隙基准电路PSR分析

双极型晶体管基极-发射极的pn结电压与温度成负温度系数关系，