【正文】 OS基準(zhǔn)電壓源，主要運(yùn)用于RFID(Radio Frequency Identification，射頻識(shí)別)系統(tǒng)中LDO(low dropout regulator，低壓差線性穩(wěn)壓器)的設(shè)計(jì)[8]。2009年，Ken μm的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝成功搭建無電阻的低壓、低功耗基準(zhǔn)電壓參考源電路，利用工作在亞閾值狀態(tài)的MOS管實(shí)現(xiàn)[5]。2001年，F(xiàn)ilanovsky發(fā)現(xiàn)了工作在亞閾值區(qū)的MOSFET在一定偏置下，其柵源電壓(Vgs)擁有負(fù)溫度特性。這是早期工作在亞閾值區(qū)的CMOS基準(zhǔn)源一次成功的嘗試[3]。它是令具有負(fù)溫度系數(shù)的三極管基極射極電壓(VBE)和工作在不相等電流密度的具有正溫度系數(shù)的兩個(gè)三極管發(fā)射結(jié)電壓之差(ΔVBE)，通過設(shè)定合適的系數(shù)相加就可以得到理論上的具有零溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓源[2]。齊納管的功耗大、溫度特性、噪聲特性和穩(wěn)定性也較差。在最初的時(shí)候，人們選擇電池作為電路的基準(zhǔn)源，但由于其性能表現(xiàn)較差、成本高昂又比較笨重，電池很快就成為了歷史。對(duì)于90 nm 工藝，器件最高可以承受約1V左右的電壓，然而，工作在低于1V（sub1V）的電路才能迎合日新月異的技術(shù)和產(chǎn)品更迭?；鶞?zhǔn)源按照其功能可以簡單分為電流基準(zhǔn)源和電壓基準(zhǔn)源，他們的主要作用就是給系統(tǒng)中其他電路結(jié)構(gòu)提供“標(biāo)準(zhǔn)”的電壓或電流。Intel 公司今年即將推出另一款基于14 nm工藝的處理器──Skylake，Intel公司雖然緊跟摩爾定律，然而多數(shù)工程師預(yù)見集成電路產(chǎn)業(yè)將在7 nm時(shí)達(dá)到極限，稱之為“7 nm鴻溝”。CMOS器件的誕生標(biāo)志著半導(dǎo)體工業(yè)高速發(fā)展時(shí)代的開始，自此集成電路（Integrated Circuit，IC）行業(yè)的發(fā)展歷程基本遵循了Gordon E. Moore 于1965 年預(yù)言的著名的摩爾定律[1]。電源抑制比（PSRR） dB， dB， dB， dB。本文利用的是工作在亞閾值區(qū)的閾值電壓不同的兩MOSFET器件，基于TSMC μm 標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款工作在亞閾值區(qū)、結(jié)構(gòu)簡單的純CMOS 低壓、低功耗基準(zhǔn)參考源。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 年 月 日 目錄摘要.....................................................................................................................11. 前言..................................................................................................................1 選題背景.........................................................................................................1 基準(zhǔn)源發(fā)展史.................................................................................................1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.................................................................................3 低溫漂系數(shù)基準(zhǔn)源................................................................................3 低電壓基準(zhǔn)源....................................................................................3 高電源抑制比基準(zhǔn)源............................................................................3 低功耗基準(zhǔn)源.....................................................................................4 本文主要工作和論文結(jié)構(gòu).............................................................................42. 基準(zhǔn)源的理論分析..................................................................................6 基準(zhǔn)源的分類.............................................................................................6 掩埋型齊納二極管基準(zhǔn)源....................................................................6 XFET基準(zhǔn)源........................................................................................6 ...................................................................................7 經(jīng)典帶隙基準(zhǔn)源的結(jié)構(gòu)和原理.............................................................7 負(fù)溫度系數(shù)電壓的實(shí)現(xiàn)........................................................................8 正溫度系數(shù)電壓的實(shí)現(xiàn)......................................................................9 帶隙基準(zhǔn)電壓源基本結(jié)構(gòu)..................................................................10 基準(zhǔn)源的幾個(gè)重要參數(shù)...............................................................................11 溫漂系數(shù)..............................................................................................12 電源抑制比..........................................................................................12 噪聲......................................................................................................12 功耗......................................................................................................12 靈敏度..................................................................................................13 精度..................................................................................................13 啟動(dòng)時(shí)間..............................................................................................13 ..................................................................................13 長期穩(wěn)定性...................................................................................133. 工作在亞閾值區(qū)的傳統(tǒng)MOSFET模型......................................................14 MOSFET的物理結(jié)構(gòu)....................................................................................14 MOSFET的閾值電壓....................................................................................15 亞閾值區(qū)MOSFET的I～V特性.................................................................16 亞閾值區(qū)MOSFET柵源電壓的溫度特性..................................................16 傳統(tǒng)亞閾值MOSFET基準(zhǔn)源電路模型......................................................174. 工作在亞閾值區(qū)的新型基準(zhǔn)電壓源.................................................18 電路基本介紹..............................................................................................18 電路設(shè)計(jì)原理..............................................................................................18 電路具體設(shè)計(jì)...............................................................................................20 電路原理圖...........................................................................................20 器件參數(shù)的確定....................................................................................21 仿真及分析..............................................................................................22 基準(zhǔn)電壓與供電電壓.......................................................................22 基準(zhǔn)源的瞬態(tài)特性 ..........................................................................23 基準(zhǔn)源的溫度特性...............................................................................23 基準(zhǔn)源的電源抑制比...........................................................................24 基準(zhǔn)源啟動(dòng)電路電容的確定...............................................................25 基準(zhǔn)源的靜態(tài)電流及功耗..................................................................255. 總結(jié)與展望....................................................................................................28參考文獻(xiàn)......................................................................................................................29致謝....................................................................................................