《低压基准电压源电路的仿真分析学士学位论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《低压基准电压源电路的仿真分析学士学位论文（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要 参考电压源电路是模拟集成电路及电气电子设备的基本组成单元。一个应用广泛的基本电路。我们所说的参考电压源，就是能够提供高稳定性的基准电源的电路，它们之间的参考电压和电源，工艺参数，温度的变化关系是非常小的。然而，它的温度稳定性和抗噪声性能够影响到整个电路系统。该系统的精度在很大程度上取决于内部或外部的基准精度。如果没有一个满足要求的参考电路，它不就能正确和有效的实现系统设定的性能。本文的目的是基于双极晶体管基准源的TL431可调稳压器集成电路的仿真与分析。本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状以及趋势。然后详细介绍基准电压源电路的基本结构以及基本的原理，并对几种不同的双极型基准电压源电
2、路做以简单的介绍。其次对电路仿真软件进行介绍，最后运用电路仿真软件specture对TL431串联集成稳压基准电路进行仿真并详细分析其结果。仿真分析的类型主要有直流工作点分析，交流分析，傅里叶分析，噪声分析，噪声系数分析，失真分析，直流扫描分析，灵敏度分析，参数扫描分析，温度扫描分析等。仿真分析结果显示，基准电压源电路具有较高的稳定性，电压源的直流输出电平比较稳定，而且这个直流电平对电源电压和温度不敏感。关键词：基准电压源,TL431,仿真分析,Specture,温度系数Abstract The reference voltage source is a basic module of the
3、 very wide range of applications in the design of analog integrated circuits. What we call the reference voltage source is able to power provide high stability of the baseline power to the circuit, this relationship between the picture reference and the power, process parameters and temperature is v
4、ery small, however, its import temperature stability and resistance to noise performance of with the accuracy and performance of the entire circuit system. The accuracy of the system to a large extent depends on the begin is accuracy of the internal or external reference, there is no one to meet the
5、 requirements of the is reference circuit, it can not correct and effective system of pre-set performance. The purpose of this paper is based on bipolar transistors reference TL431 adjustable voltage regulator IC is simulation and analysis. At the beginning of this article, first introduced the deve
6、lopment status and trends of the reference voltage source at home and abroad. And then details the basic structure of the reference voltage source circuit and the basic principle, and several different bipolar voltage reference circuit with a simple introduction. Second, the circuit simulation softw
7、are mulisim .Finally, the circuit simulation software specture TL431 series integrated voltage regulator reference circuit simulation and detailed analysis of the results. Simulation analysis of the main types of DC operating point analysis, AC analysis, Fourier analysis, noise analysis, noise figur
8、e, distortion analysis, DC sweep analysis, sensitivity analysis, Parameter Sweep analysis, temperature scanning. Simulation and analysis of simulation results show that the voltage reference circuit has a high stability of the DC voltage source output level is relatively stable, and the DC level is
9、not sensitive to the supply voltage and temperature.Keywords: reference voltage source ,the TL431 ,simulation ,Specture ,temperature coefficient目 录1. 绪 论41.1 国内外研究现状与发展趋势51.2 课题研究的目的意义61.3 本文的主要内容72. 基准电压源电路和偏置的电流源电路72.1基准电压源的结构72.1.1 直接采用电阻和管分压的基准电压源72.1.2有源器件与电阻串联所组成的基准电压源82.1.3双极型三管能隙基准源102.1.4 双
10、极型二管能隙基准源122.2 的温度特性142.3 对温度不敏感的偏置142.4 对电源不敏感的偏置18本章小结203. 高精度可调式精密稳压集成电路TL431的工作原理与运用213.1精密稳压器TL431的内部结构213.2 TL431的工作原理与参数223.2.1 TL431的具体工作原理223.2.2 TL431的特点和参数263.3 TL431的典型运用电路263.3.1 基准电压源电路263.3.2 恒流源电路273.3.3 电压比较器电路283.3.4电压监视器电路293.4 TL431应用所注意的事项30本章小结304. 高精度可调式精密稳压电路TL431的仿真314.1 Can
11、dence以及Specture仿真器的介绍314.2 整体电路的仿真324.2.1 直流特性仿真324.2.2瞬态特性仿真344.2.3温度特性的仿真344.2.4 电源抑制比仿真354.2.5开环电压增益仿真364.2.6 应用电路的仿真37本章小结38结论39致谢40参考文献411. 绪 论基准电压源（Reference Voltage）是指在模拟电路、混合信号电路中用作电压基准的参考电压源,它具有很多的优点，典型的是相对较高的精度和稳定度。它的稳定性和抗噪声性会影响到整个电路系统的精度和性能。模拟电路使用基准源，抑或为了得到与电源无关的偏置，抑或为了得到与温度无关的偏置，它的性能好坏将会
12、直接影响到电路的性能稳定。基准源是电子电路中不可或缺的一部分，因此性能优良的基准源是一切电子系统设计最基本的和最关键的要求。基准电路分为电流基准电路和电源基准电路。无论是电压基准还是电流基准都要以求输出特性必须达到稳定，包括较高的电源电压抑制比、较低的温度系数，以及良好的负载特性和工艺无关性。理想的基准电路所提供的电压或者电流是不随其它任意条件的改变而变化。然而，通常在实际的电路中，这种情况是不可能实现的。因此只能通过版图技术、电路结构原理上的改进、优化设计和工艺的改进等方面来进一步提高基准电路输出电压的稳定性或者电流的稳定性。从电路技术上的方法上，有多个实现途径。通常可以利用VBE、耗尽管、
13、齐纳二极管的反向击穿电压等产生的电压。为了能够满足高性能的电路对电压基准电路的要求，因此可以采用带隙基准的原理来得到。随着电路系统结构的进一步繁琐性，在模拟电路基本模块的应用中，例如A/D、D/A转换器、滤波器及锁相环等电路。其中，基准电压源是电压稳压器中所必备的一个电路单元，它是DCDC转换器中不可或缺的单元组成部分，在各种要求较高精确度的电压表、欧姆表、电流表等仪器里都需要稳定的电压基准源。1.1 国内外研究现状与发展趋势 在模拟集成电路设计中，参考电压源是一个应用范围十分广泛的基本模块。我们所说的参考电压源，就是能够提供高稳定性的基准电源的电路，它们之间的参考电压和电源，工艺参数，温度的
14、变化关系是非常小的。然而，它的温度稳定性和抗噪声性能够影响到整个电路系统。该系统的精度在很大程度上取决于内部或外部的基准精度。如果没有一个满足要求的参考电路，它就不可能正确和有效的实现系统设定的性能。双极型工艺是集成电路最先发展起来的先进工艺，因此以双极性型工艺制作出来的电压或者电流基准已经达到了很高的性能和精度。在上世纪80年代，MOS工艺得到了迅速地发展。90年代以后，COMS凭借它的低功耗、高集成度，较好的稳定性等特性逐渐占领了数字电子产品市场。近些年来，国内外的各种研究机构对CMOS工艺所实现的电压基准源作了大量研究，发表了诸多具有重要意义的学术论文。基准电压源在电路系统其中的技术发展
15、主要表现在这几个方面：1） 低温度系数的基准电压源：在要求精度高的应用场合中，低温度系数的基准电压源就尤为关键了。比如，对于高精度的A/D和D/A结构、高精度的电流源和高精度的电压源等。在设计低温度系数的基准电压源时，一般必须进行高阶的温度补偿。 目前的高阶温度补偿技术有以下几种：常见的Vbe环路曲率补偿法，非线性曲率补偿法，还有基于电阻比值的温度系数曲线补偿方法等等。2） 低电压工作的基准电压源：SOC(Signal Operation Control)主流工艺是CMOS工艺,目前，5V(0.6um)、3.3V (0.35um)、1.8V(0.18um)、1.5V(0.15um)、1.2V(0.13um)、0.9V(0.09um)等基准的电源电压已经得到广泛的使用。随着集成电路技术的不断发展，深亚微米技术开创了一个新的天地，使得集成电路的电源电压也越来越低。因为带隙基准电压在1.2V左右，所以一般的带隙基准源的工作电压至少会在1.2V以上。如果采用特殊的电路结构，带隙基准源就可以工作在1V左右。采用这些电路结构后主要的工作电压限制通常来自于运放的工作电压，并且最终受限于MOS管的阈值电压。 传统带隙电压基准源的带隙电压为1.2V左右。然而，对于电
