畢業(yè)設計最終版高精度cmos帶隙基準源的設計-資料下載頁
2025-08-07 14:45本頁面
【正文】 準源的輸出具有溫度補償作用，本電路在沒有任何電路的情況下實現(xiàn)很好的溫度特性， 曲率補償原理電阻網(wǎng)絡中A，B兩點電壓分別是和，與分別是兩個溫度特性曲線不一樣的帶隙基準源輸出。和都只是經(jīng)過一階補償所得的結(jié)果，曲率較陡。通過適當?shù)恼{(diào)節(jié)和（一般選取=），使電阻網(wǎng)絡中的C點處的電壓為[14]： ()由式()知，與相互補償，可見的溫度特性曲線在大溫度范圍內(nèi)保持平滑。 不同的溫度特性曲線相互補償原理圖在具體電路中實現(xiàn)如下：是由、、所構(gòu)成的Bandgap1的輸出，是由、、所構(gòu)成的Bandgap2的輸出。 () ()其中電阻比值并不相等。這樣設計的目的是要得到兩個溫度特性不一樣的帶隙基準電壓源，利用它們相互補償，因為電阻比值的大小直接影響到基準電壓源的零溫度系數(shù)和曲率。由前面的分析可知如表達式如下： 式所示對溫度求導： ()從式()可知，是隨偏置電流的變化而變化的。當偏置電流變小，變大，反之，變大，變小。由于，REF1中的電流小于REF2中的電流，因此。將()和()式對溫度求導，得 () ()由于，，因此,即REF2的零溫度系數(shù)會比REF1的零溫度系數(shù)點低。現(xiàn)在來估算的零點溫度系數(shù)。假設不隨溫度變化，并且只利用與（）式中的溫度一階項估算的零溫度系數(shù)時的溫度，那么（）式可以寫成： () ，/℃℃同理可以求出℃由此可知，快速啟動電路的控制電路在低溫時會有比較好的的溫度特性，它能對帶隙基準源核心電路的溫度特性在低溫時有很好的補償，經(jīng)過補償后，至少在3℃～94℃溫度范圍內(nèi)，帶隙基準源的溫度特性曲線會保持平滑。 高精度CMOS帶隙基準電壓源的電路仿真模擬電路由于其在性能上的復雜性和電路結(jié)構(gòu)上的多樣性，對仿真工具的精度、可靠性、收斂性以及速度等都有相當高的要求。國際上公認的模擬電路通用仿真工具是美國加利福尼亞大學伯克利(Berkeley)分校開發(fā)的通用電路模擬程序SPICE( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)，目前享有盛譽的EDA公司的模擬電路仿真工具，都是以SPICE為基礎實現(xiàn)的。其中以美國原 Meta Software公司的HSPICE和Micro Sim公司的PSPICE最為流行。HSPICE是Meta軟件公司推出的工業(yè)級電路分析產(chǎn)品，它能提供電路在穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)及頻域狀態(tài)下所進行的模擬仿真，包括直流工作點和直流傳輸特性分析、交流小信號分析、噪聲分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、靈敏度分析、溫度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等等。采用HSPICE可從直流到大于100GHZ的微波范圍內(nèi)對電路作精確的模擬、分析[15]。 核心電路的仿真結(jié)果℃，電源電壓為5V時，核心電路的輸出基準電壓隨電源電壓的變化曲線。：常溫下，核心電路的仿真曲線在3V以后變得平緩，～,但是這個精確度還遠遠不能滿足我們的設計要求，所以還需要對電路作更進一步的完善。 核心電路的基準電壓隨輸入電壓的變化 電源抑制比電路的仿真結(jié)果℃，電源電壓為5V時，帶隙基準電壓源的電源抑制比特性，掃描范圍是1Hz到10MHz。：常溫下，帶隙基準電壓在整個工作帶寬內(nèi)都具有很高的電源抑制比，尤其是高頻區(qū)域有了很明顯的提高。在1MHZ時，基準電壓的電源抑制比都在80dB以下。 基準源的電源抑制比曲線 快速啟動電路的仿真結(jié)果，其工作條件是電源電壓為5V，溫度為25℃。：由于采用了快速啟動電路，啟動時間大約為700；如果不采用快速啟動電路，在同樣的工作條件下，啟動時間將會延長到20ms。可見，加入啟動電路后，帶隙基準源能夠快速、平穩(wěn)的啟動，完全符合設計要求。 帶有快速啟動電路的啟動時間曲線圖 1）電源電壓穩(wěn)定性℃時，帶隙基準電壓源的輸出電壓Vref隨電源電壓變化的曲線。，～，幾乎保持不變，因此基準源具有良好的穩(wěn)定性。2)溫度特性，帶隙基準電壓源的輸出電壓Vref隨溫度變化的曲線?！妗?00℃的范圍內(nèi),，由公式（ppm/℃）℃，具有良好的溫度特性。本章小結(jié)本章結(jié)合目前各種高精度CMOS帶隙基準電壓源的性能指標和不同的電壓源結(jié)構(gòu)，選擇了滿足要求的提高電源抑制比電路、快速啟動電路及其控制電路，通過對電路的分析計算確定了電路各部分的性能指標，并且實現(xiàn)了很好的溫度補償，最后通過對各部分電路以及整體電路的仿真，驗證了設計的合理性。結(jié) 論基準電壓源廣泛應用于各種集成電路中，其精度和穩(wěn)定性直接影響著整個系統(tǒng)的性能，在生活中對基準源的功耗、電源抑制比、工作電壓等方面都有較高的要求。本文通過對CMOS帶隙基準電壓源進行深入的研究，設計出了一種精度較高的帶隙基準源。由電路的仿真結(jié)果可將基準源的性能概括如下:1）；2）～；3）輸入電壓為5V時，在0℃～100℃范圍內(nèi)，℃；4）基準源有較高的電源抑制比，在1HZ到10MHZ范圍內(nèi)，平均電源抑制比（PSRR）已經(jīng)達到80dB；5）啟動時間為700；以上結(jié)果表明，該帶隙基準電壓源各項重要的性能指標完全合乎要求，是一種高精度的CMOS帶隙基準電壓源。致 謝首先我要感謝我的導師吳蓉老師，她個人對于學術嚴謹?shù)膽B(tài)度給了我很大的觸動，讓我能夠平靜下浮躁的心情認認真真完成整個電路的設計流程。在完成論文的過程中，她給我提供了非常有用的參考資料，并在每個階段都提出值得我思考的建議，引導我使用更方便、正確的分析方法來解決問題。其次，要感謝百忙之中抽空指導我的師姐張婭妮，她總是很耐心地回答我提出的各種問題，盡管有些在她看來是很簡單的，這讓我省去了許多無謂的摸索過程，直接學到了一些精髓所在。感謝孫彬彬同學、刁亞寧同學以及李超德同學在論文上給予我的幫助，正是有了他們的幫助我的論文才能順利完成。感謝所有曾經(jīng)幫助過我的朋友們，他們給了我堅強和自信。最后，感謝蘭州交通大學對我四年的培養(yǎng)。感謝曾經(jīng)教育和幫助過我的所有老師。衷心感謝百忙之中抽出時間參加論文評閱和論文答辯的各位專家學者，感謝他們?yōu)閷忛啽疚乃冻龅男燎趧趧幼鳛橐粋€電路設計的初學者，我只是完成了一個簡單的基本模塊的設計，還有許多值得探究和思考的方面，所以我還不能以一篇杰出的論文來感謝那些幫助過我的人，只能用我的態(tài)度與決心來表示對他們真誠的謝意。參考文獻[1]. Cheng, Z. W. Wu. Low power lowvoltage reference using peaking current mirror circuit. Electronics [2]:清華大學出版社，2001年1月[3] 陳貴燦，程軍，:西安交通大學出版社，2002年8月[4]程軍，[5]孫順根，吳曉波，[6]史侃俊，許維勝，[7]曾健平，田濤，[8]周耀，[9]何樂年, ，2008年8月[10]劉韜，徐志偉，[11]::高等教育出版社，2006年3月[12]何捷，朱臻，王濤等一種具有溫度補償、[13] 孟波，[14]孫偉鋒，陸生禮，:科學出版社，2008年1月[15]劉艷艷，、：人民郵電出版社，2008年5月
規(guī)章制度相關推薦
鄂ICP備17016276號-1