一款应用于折叠插值ADC中粗量化电路部分CMOS带隙基准源设计

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一款应用于折叠插值ADC中粗量化电路部分CMOS带隙基准源设计  

内容摘要：基准电压源是在电路系统中为其它功能模块提供高精度的电压基准，它是模拟集成电路和混合集成电路中非常重要的模块。文中主要研究了带隙基准基本原理的基础上，设计了一款应用于折叠插值ADC中粗量化电路部分CMOS带隙基准源。最后通过Pspice仿真给出了实验仿真的结果。

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    关键词：带隙基准；频率补偿；温度系数；Pspice

    理想情况下的基准电流、电压与电源和温度变化是不相关的。在实际的模拟电路中，许多应用都要求提供稳定的电流、电压模块。所以也要求这些值更加精准。特别是与温度关系很小的电压、电流基准在许多电路应用中是必不可少的，因为大多数工艺参数是随着温度变化的，文中对折叠插值型ADC系统中的基准源单元展开了专门的研究，通过Pspice仿真，设计一款基于带隙电压参考源。

    1 基本原理

    1．1 负温度系数电压

    双极晶体管的基极-发射极电压，具有负的温度系数。对于一个双极性器件，首先根据容易得到的量来推出温度系数的表达式。对于一个双极型器件，可以写出：

    从上式中可以看出：在给定温度T下基极-发射极电压的温度系数与VBE本身的大小有关。当VBE≈750 mV，T=300℃。
( }. e9 a4 E8 ?5 K. G$ U9 B6 O) {1．2 正温度系数电压
; v* u8 h! q6 e( M1 z% |4 f2 H$ o+ T    VBE的温度系数本身与温度有关，如果正温度系数的量表现出一个固定的温度系数，那么在恒定基准的产生电路中就会产生误差。正温度系数电压是由两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下，那么它们的基极-发射极电压的偏差就与绝对温度成正比。如图1所示，如果两个同样的晶体管偏置的集电极电流分别为nIo和Io，并忽略基极电流，那么
   
3 u* h' F- W1 _5 b6 h% @    这样，VBE的差值就表现出正温度系数：
   
$ s3 R6 [8 Q7 F, w8 a! l    这个温度系数与温度或集电极电流的特性无关

    利用上面得到的正负温度系数的电压，设计属一个零温度系数的基准。
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