一種高精度BiCMOS電流模帶隙基準源

摘 要:采用Xfab 0.35 μm BiCMOS工藝設計了一種高電源抑制比(PSRR)、低溫漂、輸出0.5 V的帶隙基準源電路。該設計中，電路采用新型電流模帶隙基準，解決了傳統電流模帶隙基準的第三簡并態的問題，且實現了較低的基準電壓;增加了修調電路，實現了基準電壓的微調。利用Cadence軟件對其進行仿真驗證，其結果顯示，當溫度在-40~+120 ℃范圍內變化時，輸出基準電壓的溫度系數為15 ppm/℃;電源電壓在2~4 V范圍內變化時，基準電壓擺動小于0.06 mV;低頻下具有-102.6 dB的PSRR，40 kHz前電源抑制比仍小于-100 dB。關鍵詞:電流模帶隙基準; 基準電壓修調; 電源電壓抑制比; 溫度系數

中圖分類號:TN432-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0202-03

Realization of High-precision BiCMOS Current-mode Bandgap Reference Voltage Source

LI Pei-lin， YANG Jian-hong

(Institute of Microelectronics， School of Physical Science and technology， Lanzhou University， Lanzhou 730000， China)

Abstract: A high performance bandgap reference circuit with 0.5 V output voltage， high power supply rejection ratio(PSRR)and low temperature coefficient was designed by the aid of Xfab 0.35 μm BiCMOS model. A novel BiCMOS bandgap reference is adopted in the design， which solves the third-equilibrium state problem existing in the traditionalcurrent-mode bandgap reference voltage circuit. An accuracy tuning current is proposed to implement the fine adjustments to the output voltage. The simulation verification was carried out with Cadence Spectre. The results show that the temperature coefficient of the output reference voltage is 15 ppm/ ℃ in the temperature range of -40～125 ℃， the voltage swing is less than 0.06 mV at 2～4 V power supply voltage， the PSRR is -102.6 dB at low frequency， and the PSRR is still less then -100 dB while the frequency is less then 40 kHz.Keywords: current-mode bandgap reference; reference voltage correction; power supply rejection ratio; temperature coefficient

收稿日期:2010-03-12

在模擬及數/模混合集成電路設計中，電壓基準是非常重要的電路模塊之一，而通過巧妙設計的帶隙電壓基準更是以其與電源電壓、工藝、溫度變化幾乎無關的特點，廣泛應用在LDO及DC-DC集成穩壓器、射頻電路、高精度A/D和D/A轉換器等多種集成電路中。隨著大規模集成電路的日益復雜和精密，亦對帶隙基準電壓的溫度穩定性提出了更高的要求[1]。

傳統的帶系基準電壓源只能產生固定的近似1.2 V的電壓，不能滿足在低壓場合的應用。電流模帶隙電路采用正溫度系數的電流支路(PTAT)和負溫度系數的電流支路(CTAT)并聯產生與溫度無關的基準電流。然后讓此電流在電阻上產生基準電壓[2-5]。電流模帶隙結構可以得到任意大小的基準電壓。本文提出一種新的電流模帶隙結構并采用一階溫度補償技術設計了一種具有良好的溫度特性和高電源抑制比，并且能快速啟動的新型BiCMOS帶隙基準電路。……