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一种新型低功耗电流模式CMOS带隙基准设计
肖丹;吴婷茜
【摘要】Inordertoreducethepowerconsumptionandareaofthe
traditionalbandgapreference,anewbandgapreferencevoltagesource
circuitbasedoncurrentmodehighordercurvaturecorrectionis
proposed.Throughtheimprovementofcurrentmodecurvaturecorrection
methodhigh-ordertemperaturecompensationisrealized,andthecollector
currentdifferencegenerationabsolutetemperatureisproportionaltothe
PTATcurrent,thereforeresistanceandbipolartransistor(BJT)fewer.The
implementationoftheproposedcircuitisrealizedbyusingstandard0.35
μmCMOStechnology.Themeasurementresultsshowthatthetemperature
coefficientofthecircuitis6.85×10-6/℃,andthereferencevoltageis508.5
mVin-40℃~130℃.Comparedtoothersimilarcircuits,whenthepower
supplyis3.3V,theoverallstaticcurrentconsumptionofthecircuitisonly
9.8μA,theareaisonly0.09mm2.%为了降低传统带隙基准源的功耗和面积,提出
了一种新型基于电流模式高阶曲率修正的带隙基准电压源电路.通过改进的电流模
式曲率校正方法实现高阶温度补偿,并且通过集电极电流差生成绝对温度成正比
PTAT(ProportionalToAbsoluteTemperature)电流,因此所需电阻以及双极型晶
体管BJT(BipolarJunctionTransistor)数量更少.采用标准0.35μmCMOS技术
对提出电路进行了具体实现.测量结果显示,温度在-40℃~130℃之间时,电路温度
系数为6.85×10-6/℃,且能产生508.5mV的基准电压.相比其他类似电路,当供电
电源为3.3V时,提出电路的整体静态电流消耗仅为9.8μA,面积仅为0.09mm2.
【期刊名称】《电子器件》
【年(卷),期】2017(040)002
【总页数】6页(P285-290)
【关键词】带隙基准;电流模式;曲率补偿;温度系数;低功耗
【作者】肖丹;吴婷茜
【作者单位】上海金融学院信息管理中心,上海201209;上海金融学院实验教学与
教育技术中心,上海201209
【正文语种】中文
【中图分类】TN433
基准电压电路对于许多模拟、复合信号集成电路的精准运行都起着至关重要的作用,
如AD转换器、功率管理器、调压器和存储器,因为这些电路为系统中的其他电路
提供了一个稳定点。低压和低消耗是高性能电压基准电路最为关键的性能参数[1-
2],并且要求对温度、进程和电源电压变化不敏感。
带隙基准BGR(BandgapReference)可在较低电压下运行,在本质上是带一阶(或高
阶)温度补偿功能的正向偏压二极管基准。电路的工作原理基于两个电压的叠加,这
两个电压有相反温度依赖关系,以产生温度稳定的基准电压。一般情况下,与双极型
晶体管的基射极间电压(Vbe)相对应的正向偏压二极管电压,会随着温度变化线性减
少。因此,在传统带隙基准中,不受温度影响的电压Vref的生成是通过适当调整的
PTAT电压和与绝对温度互补CTAT(ComplementaryToAbsolute
Temperature)电压来实现的,即:
式中:K为调整系数。
然而,典型的一阶带隙基准可以达到的准确程度受到VCTAT对温
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