项目编号：1617浙江大学生科技创新项目申报书创新项目

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1、1附件 2 项目编号： 1617 浙江省大学生科技创新项目浙江省大学生科技创新项目申 报 书创创新新项项目目名名称称 ： 用于用于 LDOLDO 的低噪声超低温漂的低噪声超低温漂 带隙电压基准设计带隙电压基准设计 创新项目负责人创新项目负责人： 徐碧莹徐碧莹 学学 校校 名名 称称： 浙江大学浙江大学 申申 报报 日日 期期： 20122012 年年 1111 月月 1717 日日 项项 目目 类类 别别：个人项目 团队项目浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划实施办公室浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划实施办公室 制制2填写说明一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事

2、求是，表达 明确严谨。 二、格式要求：申报书中各项内容以 Word 文档格式填写，表格中的字 体为小四号仿宋体，1.5 倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张； 均用 A4 纸双面打印，于左侧装订成册。 三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式 1 份 （均为原件） ，报送浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划实施办 公室。3一、项目简介一、项目简介项目名称 用于 LDO 的低噪声超低温漂带隙电压基准设计项目性质（）基础研究 （）应用基础研究项目来源（）自主立题 （）教师指导选题项 目 概 况起止时间自 2012 年 11 月 至 2013 年 6 月项目状况1、研发阶

3、段 2、中试阶段 3、批量（规模）生产（选项打）姓名徐碧莹性 别女出生年月1991 年 3月入学年月2010 年 8 月申 请 人所在 院系电气工程 学院联系 电话1876811 7199电子 信箱姓名年龄性 别专业具体分工徐碧莹21女10 级电信电路设计及其仿真俞杰草19男10 级电信电路设计及版图布局沈煜斌20男10 级电科电路分析计算及后期验证项 目 组 主要成员姓名何乐年性 别男 出生 年月1962 年 2 月主要研究 方向 从事模拟集成电路领域的研发，主要涉及电源管理芯片，数模转换器及 LED 驱动芯片的设计和研究。近三年获奖成果：国家级_等奖_项，省部级_等奖_项项 目 指 导 教

4、 师 近三年科研经费 350 万元，年均 117 万元4项 目 主 要 内 容 简 介本项目研究的低噪声超低温漂带隙（Band Gap）电压基准，主要用于为 LDO（Low Dropout Regulator，低压差线性稳压器）的应用提供精准的、稳定的参考电压基准。在利用 PTAT（proportional to absolute temperature，和绝对温度成正比）电流产生基准电压的常用带隙电压基准结构的基础上，通过修改双极型晶体管、MOS 管和电阻的器件参数，以及优化电路结构，实现低噪声超低温漂带隙电压基准的设计，并且同时综合考虑器件尺寸和功耗等生产实际问题。本项目使用 Cadenc

5、e Custom IC Design 软件进行仿真，对带隙基准电压源进行噪声分析、温度漂移分析和优化设计，最终目标是为 LDO 应用设计出一个高精度、低噪声、超低温漂、适用于实际生产的基准参考电压源。二、项目的研究目的及意义二、项目的研究目的及意义1、申请项目的必要性、目的及意义随着超大规模集成电路设计和制造工艺的快速发展，以及电源管理 IC 应用的日益广泛，电源管理 IC 产品中的 LDO 低压差线性稳压器正占据着越来越大的市场份额。绝大部分电子产品不能从交流电源处直接供电，需要经过 AC-DC 电路转换成直流电源，再通过 DC-DC 转换得到高效稳定的直流电压，其中 LDO 就是最主要的

6、DC-DC 产品之一。为了为电子产品提供更加精确稳定、低纹波的直流电压，LDO 的稳定性和准确度成为必要。LDO 的基本结构如图 1 所示：6图 1 LDO 的基本结构其中与温度无关的精确的参考基准电压 Vref常用带隙基准电压源产生，LDO 输出电压 Vout的精确度与 Vref的精确度密切相关。因此，为了满足 LDO 输出高质量、稳定性好的直流电压的性能要求，设计高性能的低噪声低温漂带隙电压基准成为关键的一环。芯片中许多功能模块都需要准确的电压基准，电压基准是集成电路设计中不可或缺的一个单元模块。带隙基准电压源电路是芯片中最常用的高性能的产生电压基准的电路，由于它可以完全在 CMOS 工艺

7、中实现，因此无论在数字电路、模拟电路还是混合信号电路中都得到了广泛的应用。输出噪声是衡量带隙基准电压源输出端噪声大小的一个性能参数。该参数对噪声敏感系统十分重要，例如模拟-数字转换器（analog-digital converter，ADC） ，低噪声放大器（low noise amplifier，LNA） ，以及本项目基于的低压差线性稳压器 LDO 应用等。温漂系数是衡量带隙基准电压源输出电压随温度变化的一个性能参数。对带隙电压基准输出噪声以及温度漂移进行分析和仿真，有利于实现低噪声、超低温漂、高精度的带隙电压基准的设计。综上所述，本项目设计的基于 LDO 的低噪声超低温漂带隙电压基准，对

8、LDO 的性能优化有重要的意义，同时由于本项目的研究和设计综合考虑到器件尺寸和功耗等生产实际问题，因此对生产实践也有一定的指导意义。72、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围当前高性能、高精度 LDO 的正常工作需要独立于温度和电源电压变化的基准电压源，这是因为电压基准源的温度稳定性、抗噪声能力是影响输出直流电压精度的关键因素，甚至影响到整个系统的精度和性能，设计一个好的基准电压源具有十分重要的现实意义。由于带隙电压基准具有低温度系数、高电源抑制比（power supply reject ratio， PSR） 、长期稳定性、并且兼容标准 CMOS 工艺等优点，因此，本项目对带隙电压基准进

9、行研究和设计，这也是生产高精度、高稳定度、高性能的 LDO 的关键与核心。对于低噪声的实现，本项目主要设计使大宽长比的 MOS 管工作在亚阈值区，同时微调电路结构以及其他器件的参数，实现降低功耗的同时降低噪声的目的。对于低温漂，本项目采用一次和二次补偿。由于 PN 结具有负温度系数，两个 PN 结相减得到正温度系数，完成一次补偿，二次补偿由后续电路完成。整个设计过程会通过 Cadence Custom IC Design 软件进行仿真分析，最后得到具有符合要求的性能指标的电路以及仿真结果。作为扩展，本项目最后可以将电路制作成采用 TSMC 0.35um 工艺的版图，以便芯片的生产。本项目设计的

10、电路主要应用于 LDO 低压差线性稳压器电路中，由于集成电路中对高精度、高稳定性的基准电压源有普遍的需求，因此该低噪声超低温漂的带隙电压基准电路还可以应用于数-模转换器（DAC） 、模-数转换器（ADC） 、低噪声放大器（LNA）和开关稳压器等集成电路单元中。3、实施该项目所具备的基础、优势和风险本项目的设计、研发过程将都在浙江大学超大规模集成电路设计研究所完成。浙江大学超大规模集成电路研究所是浙江省大规模集成电路设计重点实验室和浙江大学系统芯片 SOC 交叉研究中心的主要依托单位。自成立以来，研究所积聚了一批科研中坚力量。研究所的主要教职人员长期以来从事集成电路设计和 CAD 的研究工作，在

11、超大规模集成电路设计及其自动化的研究领域具有丰富的经验。另外，研究所和韩国Samsung 公司成立了联合 SOC/数字系统实验室，和美国 National Semiconductor 公司成立了联合模拟/混合信号系统实验室，拥有众多先进的硬、软技术设备，配备多种台次的高级工作站和先进的实验测试设备。此外，参加本次浙江省大学生科技创新项目的同学来自电气工程学院和信息与电子工程学系，学习成绩优异，具备扎实的专业知识，对集成电路的前沿研究抱有浓厚的兴趣。相信在超大所各位老师、师兄师姐的指8导下以及项目组成员的潜心钻研下，项目将会得以顺利进行。当然，本项目的低噪声超低温漂带隙电压基准的设计是有一定风险

12、的，主要表现在设计过程中任何微小的失误和差错，或者电路参数的选择不当，都会导致最后流出的芯片性能无法达到预期的指标。对此，我们项目组的成员会尽我们所能，认真仔细地开展整个设计、仿真、验证的流程，尽量把风险降到最低。4、项目计划目标主要的技术指标由下列出：工作电压：3V5.5V低温漂： 10 ppm/ (-40T125)低噪声： 100uV(rms) ( 0.1Hz10Hz )静态功耗：不带输出 50uA ，带输出 120uA电流输出能力：正负 10mA 高电源抑制比(PSR):高于 90 dB，低频情况下CMOS 制造工艺：TSMC 0.35三、预期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析三、预

13、期成果、知识产权形成及经济、社会效益分析91、项目的预期成果及知识产权归属情况预期成果：发表论文一篇，设计报告一篇争取流片，做出实物知识产权归属本项目的设计团队和指导老师。2、项目的市场前景分析随着超大规模集成电路设计和制造工艺的快速发展，电源管理 IC 应用的日益广泛，LDO 低压差线性稳压器正占据着越来越大的市场份额,高性能、高精度的 LDO 设计已经成为集成电路设计领域最重要的趋势之一。智能手机、平板电脑、笔记本电脑等众多电子产品的正常工作离不开稳定的直流电压，而 LDO 等电源产品稳定、可靠运行的基础是高质量的带隙电压基准（Band Gap，BG） 。此外，BG 还可以应用于 DAC、

14、ADC、LNA和开关稳压器等集成电路单元中，高性能的 BG 还可以作为 IP 核复用于其他电路中。因此，本项目研究的低噪声超低温漂带隙电压基准的设计能够提高直流电压的稳定度，提升电子产品的性能，从而使应用该技术的电子产品占领更大的市场份额。3、项目的盈利能力分析及财务预算预算：书籍办公用品：700 元交通费：300 元试验测试费：4000 元本次项目主要侧重于先进技术的研究，做出来的带隙电压基准可能短期内并不能批量生产，不过可以作为后期产品开发的技术储备。104、项目的社会效益分析本项目研究的基于 LDO 的低噪声超低温漂带隙电压基准设计能够为电子产品提供更加可靠、稳定、高质量的直流供电电源，

15、延长电子产品或电池的使用寿命，提高使用效率。此外，本项目还力求实现低功耗的设计目标，符合现代社会节能环保的主题。本次项目主要侧重于先进技术的研究，而科学技术作为第一生产力，推动社会的发展，本项目的完成对于社会的进步，以及人类对科学创新的追求有积极的影响。四、项目实施进度方案四、项目实施进度方案2012 年 11 月至 2013 年 1 月 进行基础知识的学习各级电路的设计与仿真2013 年 2 月至 2013 年 4 月 完成整块电路的设计性能指标的仿真与实现CMOS 制造工艺的版图设计2013 年 5 月至 2013 年 6 月 项目答辩与结题11五、项目组承诺五、项目组承诺承承 诺诺 书书以上所填内容真实可靠，本项目组承诺：该项目立项后，将严格遵守有关规定、 遵守本申报书和预算表中规定的条款和内容，保证按计划进度完成项目任务。项目组全体成员（签章）： 年 月 日六、学校审核意见：六、学校审核意见： 负责单位（公章）：年 月 日七、专家组审核意见七、专家组审核意见专家组组长签章：年 月 日 1八、实施办公室审核意见八、实施办公室审核意见公章：年 月 日