0．5μm CMOS帶隙基準電路設(shè)計

基準電壓|0">基準電壓源是模擬電路|0">模擬電路設(shè)計廣泛采用的一個關(guān)鍵模塊．可提供高精度和高穩(wěn)定度基準量電源。該基準電壓源與電源、工藝參數(shù)和溫度相關(guān)性很小，但產(chǎn)生的基準電壓精度、溫度穩(wěn)定性和抗噪聲干擾能力直接影響整個電路系統(tǒng)的精度和性能。因此，設(shè)計高性能基準電壓源具有重要意義。

1971年Robert Widla提出帶隙基準電壓源技術(shù)以來，相對其他類型的基準電壓源而言，帶隙基準電壓源以其低溫度系數(shù)、低電源電壓，可與標準CMOS工藝相兼容的特點，廣泛應(yīng)用于集成電路翻?，F(xiàn)以帶隙基準電壓源的產(chǎn)生原理為基礎(chǔ)，提出了一種具有良好自啟動和低功耗特性的CMOS帶隙基準電壓源。該帶隙基準電壓源用于BLVDS總線收發(fā)器電路，主要為BLVDS總線驅(qū)動器、接收器提供所需的1．25 V偏置電壓。

帶隙基準電源的電路結(jié)構(gòu)

1 帶隙基準電源核心電路

帶隙基準電源的原理是將兩個具有相反溫度系數(shù)(TCs)的量以適當?shù)臋?quán)重相加，其結(jié)果顯示為零溫度系數(shù)。例如：對于隨溫度向相反方向變化的電壓V1和V2，選取α1和α2，使得αaV1/aT+α2aV2/aT=0。這樣可得到具有零溫度系數(shù)的電壓基準：Vref=α1V1+α2V2。

通常，帶隙基準電路采用雙極晶體管實現(xiàn)，其基極一發(fā)射極電壓Vbe具有負溫度系數(shù)，而熱電壓(Vt=KT/q)具有正溫度系數(shù)。圖1給出利用雙極晶體管產(chǎn)生的一個零溫度系數(shù)基準。其輸出電壓Vref=Vbe+KVt(K是玻爾茲曼常量，Vt為熱電壓)。

2 帶隙基準啟動電路

在與電源無關(guān)的偏置電路中有一個很重要的問題就是存在“簡并”偏置點。因此需要在電路中增加啟動電路。以驅(qū)使電路擺脫“簡并”偏置點。圖2給出簡單的偏置電路。當電源上電時，所有晶體管的傳輸電流均為零。

圖3給出帶自啟動特性的偏置電路。圖中增加了二極管連接器件VM5。上電時VM5提供了從VDD經(jīng)VM0，VM5，VM2及R0到地的電流通路，使電路不再保持關(guān)斷，從而擺脫了“簡并”點。一旦電路正常工作，啟動電路中各支路都沒有電流通過，不會引起額外功耗。為了仔細分析和模擬啟動問題，不僅在直流掃描仿真中要求電源電壓從零伏開始上升．而且在瞬態(tài)仿真中也要求電源電壓從零伏開始上升。另外，還必須在每個電源電壓下檢查電路特性。在較為復(fù)雜的電路中，可能存在不止一個“簡并”點。