《带有trim值的基准电压可调的带隙基准电压源设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《带有trim值的基准电压可调的带隙基准电压源设计（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、带有 trim 值的基准电压可调的带隙基准电压源设计摘要:针对当前带隙基准电压源无法通过数字信号调节电压的问题，在以 共源共栅电流镜为主体结构的带隙基准电压源下加入了 TRIM信号，设计了一款 基准电压可调的带隙基准电压源。在 TSMC 65 nm CMOS 工艺条件下，对该带隙 基准电压源进行 Spectre 仿真验证。结果表明: 带隙基准电压源的预设电压 为1.25V,设实际在1.246V，环路稳定性PSRR为31.07,工作时功耗Active Current 为 32.7uA,建立时间 Start Up Time 为 367.226ns，电压在 1.185V 到 1.406V可调。该带隙
2、基准电压源同时具有输出基准电压可调的特性，具有很高的 实用意义。在模拟集成电路中需要“基准”提供稳定的直流电压、直流电流，这样的基 准几乎不受电源电压、温度的影响，由Robert Widla在1971年发明带隙基准电 压源技术后，一直广泛应用于ADC/DAC等产品中。随着设计周期的加快可编程性 不仅需要在数字后端，而且需要在模拟前端。传统的带隙基准电压源经过设置后 就无法通过外部数字信号调节，如果想要不同的基准电压就只能通过重新调节电 阻比例去计算，这与当今的快节奏设计是不符合的，基于此，在带隙基准电压源 的基础上，加入开关管并引入TRIM信号，通过外部信号就可得到不同的基准电 压。1带隙基准
3、电压源的设计1.1基本带隙基准电压源的设计将一个负温度系数和一个正温度系数的电压进行加权相加，就可以得到一个 零温度系数的基准电压。如图 1 所示一般，双极晶体管中 Vbe 具有负温度系数， 而两个相同双极晶体管工作在不相等的电流密度下（Il/I2=n倍关系），他们的 基极-发射极 PN 结正向电压的差值就与绝对温度成正比图一 基本带隙基准产生电路这样的电路设计虽然简单但却经典实用，但是只能得到固定的输出电压，如 果在一个电路中需要不同的基准电压就要去重新的调节电阻的比例，这无疑会延 长电路的设计周期。为了改善这一现象，本文在电流镜结构的带隙基准源上加入了开关管和调节 电阻，共可调节 8 个电
4、压裕度，实现了无需更改电路只需外加数字信号即可对其 基准电压进行调节。具体电路图如图2所示图2电流镜结构的带隙基准源下面对该电路进行具体的分析，在本次设计未使用放大器虚短原理使1.377 :d-3 44? vyS=&.7ihM15,M16源极电压相等，而是使用了共源共栅电流源，如图3所示，通过镜像强 制使两点电位相等，取面积相等，个数不同的PNP晶体管来产生正温度系数电压 4,本次设计采取晶体管个数比值为1:8VCT-1 641 73l.2iril -792.910 t vdsoL= I9Z .2 i图3 共源共栅电流源结构正温度系数电压和负温度系数电压的产生电路，由电流镜知识我们有，当栅 极
5、电压相同，mos管宽长比相同，则流过的电流也必然相同孔旺銚灯）巳因此最后的输出电压有这样的关系，VREF-VBE+VT兀ln （8）既有0二右 + m，ln（8）以上所有参数均可求，也可通过仿真获得最合适的R/R值.201. 电路仿真与分析为了验证理论分析设计的正确性，在Cadence Spectre环境、TSMC 60 nm CMOS 工艺环境下进行了仿真验证，可以看到在-40125温度范围内，电压变化值很小。符合基 本的带隙基准要求，且没有引入放大器，电路的环路稳定性也更好了。为了测试系统的稳定性，还对不同工艺角，不同温度环境下的带隙基准进行 了测试，测试结果表明，本次设计的带隙基准在不同
6、环境下均可正常工作。测试 结果如表1所示ParameterSymbConditionMinTypMaxUolsnitBandgap OutputVoltageVREFIload = 0mA11961.2461.30mPSRRPSRRf=50kHz32.7231.0716.3dActive CurrentICC20.232.756.3uStart Up TimeTST235.7715367.226463.3923nTemperatureDriftTC-40CWTJW125C72.697.6121.6ppm/COutput CurrentIPTAT2.654.257.705u表1 工艺角拉偏在此基
7、础上引入了 TRIM值，可以根据以后的需求进行调制，更加便于以后设计。表2位为不同TRIM值对应的不同的电压。TrimVref(tt27 )0001.2460011.4060101.1850111.301001.221011.371101.161111.28续表2不同trim值对应的电压3.结论本文设计了一款基准电压可调的带隙基准电压源。在 TSMC 65 nm CMOS 工 艺条件下，对该带隙基准电压源进行 Spectre 仿真验证。结果表明: 带隙基 准电压源的预设电压为1.25V,设实际在1.246V，环路稳定性PSRR为31.07,工 作时功耗 Act ive Current 为 32.7uA,建立时间 St ar t Up Time 为 367.226ns,电 压在1.185V到1.406V可调。与其他类似的基准电压源相比，本文所提出的基准 电压可调的带隙基准电压源不仅环路稳定性获得了改善,并且具有基准电压可调 的优点,可应用在各种复杂的电路设计上,方便其快速准确的调出基准电压
