本文摘要：0章节 基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带上隙基准电压源又是产生这个电压的最普遍的解决方案。在大量手执设备应用于的今天，低功耗的设计已沦为现今电路设计的众多趋势。 随着CMOS工艺尺寸的上升，数字电路的功耗和面积不会明显上升，但电源电压的上升对仿真电路的设计明确提出新的挑战。传统的带隙基准电压源结构仍然适应环境电源电压的拒绝，所以，新的低电压设计方案应运而生。本文使用一种低电压带上隙基准结构。

0章节　　基准电压是数模混合电路设计中一个不可缺少的参数，而带上隙基准电压源又是产生这个电压的最普遍的解决方案。在大量手执设备应用于的今天，低功耗的设计已沦为现今电路设计的众多趋势。

随着CMOS工艺尺寸的上升，数字电路的功耗和面积不会明显上升，但电源电压的上升对仿真电路的设计明确提出新的挑战。传统的带隙基准电压源结构仍然适应环境电源电压的拒绝，所以，新的低电压设计方案应运而生。本文使用一种低电压带上隙基准结构。

在TSMC0．13mu;mCMOS工艺条件下已完成，还包括核心电路、运算放大器、偏置及启动电路的设计，后用CadenceSpectre对电路展开了建模检验。　　1传统带上隙基准电压源的工作原理　　传统带上隙基准电压源的工作原理是利用两个温度系数互为抵销来产生一个零温度系数的直流电力。

图1右图是传统的带隙基准电压源的核心部分的结构。其中双极型晶体管Q2的面积是Q1的n倍。　　假设运算放大器的增益充足低，在忽视电路紊乱的情况下，其输出端的电平近似于大于，则有：VBE1=VBE2+IR1(1)　　其中，VBE具备负温度系数，VT具备于是以温度系数，这样，通过调节n和R2/R1，就可以使Vref获得一个零温度系数的值。一般在室温下，有：　　但在0．13mu;m的CMOS工艺下，低电压MOS管的供电电压在1．2V左右，因此，传统的带隙基准电压源结构已仍然限于。

　　2较低电源带上隙基准电压源的工作原理　　较低电源电压下的带隙基准电压源的核心思想与传统结构的带隙基准完全相同，也是利用工艺参数随温度变化的特性来产生正负两种温度系数的电压，从而超过零温度系数的目的。图2右图是低电压下带上隙基准电压源的核心部分电路，还包括基准电压产生部分和启动电路部分。　　2．1带上隙基准源电路　　由于放大器的输出末端电平近似于大于，故由电流镜像原理可获得如下等式：　　这样，必要自由选择R2/R1、R2/R3以及n的值，才可获得较低电源电压下的基准电平。

　　基于版图的设计考虑到，可选择n为8，这样可以更佳地构建三极管的给定，增大误差。该电流源用于共源共计稿结构，从而可以提升电流拷贝的精度以及增大电源电压对Vref的影响，并在一定程度上不利于PSRR。　　虽然CMOS工艺中的电阻绝对值不会有偏差，但这里中用的是电阻的比值，所以要尽量的做比值的精确。具体方法是把R1、R2、R3都用单位电阻并联串联来回应。

版图设计时，不应尽可能把这些电阻放到一起，并在周围再加dummy，以最大限度地增大工艺偏差对电阻比值的影响。　　2．2启动电路　　电路打开前，可将Pup置为0，电源M1变频器，反相器输出末端为高电平，电源M2不出；当信号Pup置为1时，电源M1关上，反相器输出端电压被拉低，使电源M2打开，P点电压被拉低，带上隙基准电路部分开始工作，M3随之打开；此后由于M3开始工作，电阻Rstup上流过的电流把反相器输出末端电位压低，多达反相器偏移电压时。输入为较低电位，电源M2重开，启动电路完结工作。

M3与Rstup的挑选是启动电路值得注意的地方，M3镜像而来的电流与Rstup的阻值乘积获得的电压值必需在P点电压平稳前不足以使反相器输入低电压，并使电源M2变频器。　　3建模分析　　图3为基准电压幅度随温度变化的曲线，可以看见，从-30～100℃，Vref基本在3mV以内波动，误差范围在5％以内。　　图4右图是本设计的PSRR建模结果。

从图4可以显现出，在低频时，其PSRR大约为-81dB。　　图5是本设计的电源电压扫瞄建模结果。由图可见，其电源电压在1～1．8V之间，基准电路都能很平稳的输入大约600mV的电压基准值。

　　4结束语　　本文得出了一个低电压供电时的带隙基准电压源电路的设计方法。该电路通过对传统带上隙基准电路的改良，使输入基准电压在600mV依然能符合零温度系数。本设计基于TSMC0．13mu;mC-MOS工艺。

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