高級基準(zhǔn)電壓Vbandgap IC設(shè)計

高級基準(zhǔn)電壓Vbandgap IC設(shè)計:在本文中，主要討論在CMOS 技術(shù)中基準(zhǔn)產(chǎn)生的設(shè)計著
重于公認的“帶隙”技術(shù)，即是與電壓，溫度變化無關(guān)的基準(zhǔn)電壓。
[關(guān)鍵詞]電壓基準(zhǔn)，電流基準(zhǔn)，正負溫度系數(shù)電壓，帶隙基準(zhǔn)，運算放大
器，同相比例運放
一、 前言
模擬電路廣泛地包含電壓基準(zhǔn)和電流基準(zhǔn)。這種基準(zhǔn)是直流量，它與電源和工藝參數(shù)的關(guān)系很小，但與溫度的關(guān)系是確定的。例如，一個差分對的偏置電流就必須根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)生，因為它會影響到電路的電壓增益和噪聲。在像A/D 和D/A 轉(zhuǎn)換器這樣的系統(tǒng)中，也需要基準(zhǔn)來確定其輸入或輸出的全程范圍。所以產(chǎn)生基準(zhǔn)的目的是建立一個與電源和工藝無關(guān)、具有確定溫度特性的直流電壓或電流。在大多數(shù)應(yīng)用中，所要求的溫度關(guān)系采取下面三種形式中的一種：
◆ 與絕對溫度成正比（PTAT）;
◆ 常數(shù)Gm 特性，即就是一些晶體管的跨導(dǎo)保持常數(shù);
◆ 與溫度無關(guān)。
二、 與電源無關(guān)的偏置
與電源無關(guān)的偏置主要有電流和電壓，這二者不會隨電源 VDD 的變化而改變，即使是在電源上電或掉電的過程這二個偏置都是保持常數(shù)，當(dāng)然前提是要電源VDD 處于低頻變化。舉個例子，在IC 設(shè)計中有這樣的情況，當(dāng)VDD 由3V 到5V 范圍變化時，常常會要求基準(zhǔn)電壓或電流隨VDD 的變化不動而給OPAMP，OSC 等電路所用。所以電流基準(zhǔn)常常要用到鏡像電流，而電壓基準(zhǔn)要用到恒定電壓1.25V(簡稱Bandgap 電壓)，以至通過放大器經(jīng)過同相/反相比例運算放大到更高的電壓值。
三、 與溫度無關(guān)的基偏
如果將兩個具有相反溫度系數(shù)（TCs）的量以適當(dāng)?shù)臋?quán)重相加，那么結(jié)果就會顯示出零溫度系數(shù)。例如，對于隨溫度變化向相反方向的電壓V1 和V2 來說，選取a1 和a2 使得a1? V1/? T+a2? V2/? T=0，這樣就得到了具有零溫度系數(shù)的電壓基準(zhǔn)，Vref=a1V1+a2V2。在半導(dǎo)體工藝中，雙極晶體管的特性參數(shù)被證實有最好的正溫度和負溫度系數(shù)，而MOS 管的正溫度和負溫度系數(shù)特性較差。