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一種高精度低溫漂帶隙基準源設計

作者: 時間:2012-10-23 來源:網(wǎng)絡 收藏

但由于共源極的電流鏡對電源的抑制能力叫差,所以考慮采用共源共柵電流鏡,其電路結構如圖2所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/176073.htm

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2.2 運算放大器
運放的性能指標對帶隙性能具有重要的作用,在帶隙中,運放的兩個輸入端所接電位是連接在三極管的基-射極電壓,其變化較小,所以對運放的共模輸入范圍較小。帶隙要求運放有較高的增益,一般的單級運放達不到高增益要求,而共源共柵結構的運放不適用于低壓系統(tǒng),所以選擇基本兩級運放結構。由于三極管的基射極電壓VEB在0.8 V以下,所以選擇PMOS差分輸入結構。如圖3所示,這個兩級運放的增益為
Av=Av1Av2=gm2(ro2∥ro4)*gm6(ro5∥ro6) (7)
2.3 啟動電路
在電路中,會有一個以上的穩(wěn)定工作點,一個是正常工作點,一個是零工作點。在零工作點,晶體管截止,電流為零。啟動電路是為防止電路上電后出現(xiàn)沒有電流的穩(wěn)定狀態(tài)而的。啟動電路設計應包含以下3點:(1)能快速產生偏置電流,使電路穩(wěn)定在正常工作點。(2)在主體電路進入穩(wěn)定工作狀態(tài)后,啟動電路能自動關閉。(3)啟動電路不能影響帶隙基準的性能。

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圖4為設計中的啟動電路,A點接運放的輸入點;C點接運放的輸出點。其工作原理如下:假設在上電以后,整個電路不工作,此時,M1管的柵極A點為低電平,從而M1開啟,將M3的柵極上拉為高電平,M3導通,將C點電位拉為低電平,從而整個電路開始正常工作,同時啟動電路關閉。
2.4 高階溫度補償
圖2中的帶隙基準電路僅對VBE溫度系數(shù)的線性部分進行了補償,由仿真結果看出,一階補償?shù)膸痘鶞蕼囟认禂?shù)約為20×10-6/℃,要想獲得更低的溫度系數(shù),就需要對此電路進行高階補償。
圖5中,利用VBE線性化法對電路進行高階補償。

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在圖5中,加入了兩個電阻R4,流過電阻R4的電流與非線性電壓VNL成正比,可以通過抵消流過PMOS電流鏡總電流I1+I2中的非線性成分,得到與溫度二次不相關的電流,從而得到與溫度二次不相關的電壓。

3 仿真結果
對帶隙基準進行直流仿真,基準輸出電壓隨電源電壓變化的特性曲線如圖6所示。圖6所示,電路在電源電壓高于1.5 V時正常工作,輸出穩(wěn)定約在0.6 V。電源電壓從1.5~3.3 V的變化范圍內,基準輸出電壓的變化為0.42 mV,相對變化率為0.23 mV/V,說明電路在較寬的電源電壓范圍內保持穩(wěn)定的輸出。

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圖1中低頻時的電源電壓抑制比為-58.79 dB,其特性曲線如圖7所示。



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