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一种带隙基准电压源设计


利用上面得到的正负温度系数的电压,设计属一个零温度系数的基准。


2 电路设计
这里运算放大器的主要作用:
1)确保两个双极型晶体管的发射极电位相等;
2)为两个负载PNP管提供的偏置。
带隙电路中的放大器需要较大的增益,以保证运放的两个输入端相等。本文所设计的放大器采用两级的形式,因为工作在直流状态下,所以不需要很大的带宽。如图2所示放大器电路图。


在图2中,该运算放大器有A、B 2个主要极点。
1)A处的小信号电阻很高,与之相连的3个晶体管的电容将产生一个靠近原点的极点。
2)B处的负载电容也可能很大,也会产生一个靠近原点的极点。
这里采用米勒补偿技术在A、B间连接一个大电容Cc使主极点A移向原点,B原理原点。然而这个电容同时引入了一个零点,对于电路的稳定性带来了一定的问题。在引入Cc之前,此零点的频率可表示成,

为了使主极点处在适当的位置,Cc要选得足够大。这样,这个零点被推向靠近原点方向,大大降低了电路的稳定性。为了消除这个零点,增加了一个与补偿电容联的调零电阻Rz。


3 仿真结果
经仿真TT情况下增益为80 dB,3 dB带宽为1 k,PSRR为-90 dB左右,摆率为0.007 5 V/ns,仿真结果如图3、图4、图5所示。在典型工艺下的仿真结果如表1所示。


在电压变化的线性区取2个点,计算出斜率,这个斜率就是压摆率。

4 结论
随着混合集成电路的高速发展,ADC系统精度与速度不断提高,从而对ADC系统提出了更高的要求。文中折叠插至ADC系统中的基准源单元展开了专门的研究并开发出了相应的电路结构。文中设计的带隙基准电压源采用了目前较为流行的带隙基准电路结构,其制作工艺与目前的CMOS工艺完全兼容。
最后仿真结果表明:运算放大器的增益达到80 dB,相位裕度为45 deg,PSRR达到了-90 dB,压摆率为0.007 5 V/ns,Corner的结果变化不大,完全达到或超过了该带隙基准源对于运算放大器的参数要求。

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