一種0.18 μm CMOS 1.0 V高精度電壓基準源

李驚東

摘 要： 在此基于SMIC 0.18 μm CMOS工藝，設計一種高精度低溫漂的低壓基準電壓源。該基準源的供電電源電壓為1.8 V， 輸出電壓為1.0 V，電路的總電流小于5 μA。在-40～80 ℃范圍內的溫度系數為5.7 ppm/℃。當頻率在100 kHz以內時，電源抑制比始終保持在-75 dB以下。該基準電壓源具有低功耗、低溫度系數、高電源抑制的特性，能夠很好地應用于低壓供電的集成電路設計中。

關鍵詞： 電壓基準源； 帶隙基準源； 溫度系數； 電源抑制比

中圖分類號： TN710?34； O47 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）12?0123?03

基準電壓源在電路系統中提供電壓基準，大多數模擬/混合集成電路系統中都需要基準電壓源去確定其子系統的工作條件。基準電壓源要求電壓保持穩定，理想的基準源不隨工藝、供電電壓以及溫度的變化而變化。另一方面，為了提升集成電路系統芯片的良率及穩定性，要求基準源具有很寬的工藝及溫度變化冗余度甚至能夠補償工藝與溫度的變化所帶來的影響。對于降低溫度變化對基準源的影響已經有大量的研究[1?5]，補償溫度變化對基準源的影響可以采用片上電阻方法[1]，使晶體管工作在零溫度系數（Zero Temperature Coefficient，ZTC）偏置點[2?3]，或者在負溫度系數的電源上疊加一個正溫度系數的電源[4?6]。CMOS帶隙基準源是能夠實現上述要求的最常見解決方案之一[7?10]，但這樣的帶隙基準源僅能夠提供一個固定的1.25 V電壓，這極大的限制了隨著CMOS工藝尺寸的減小所帶來的低壓供電需求與應用。本文采用溫度補償方法，基于SMIC 0.18 μm CMOS工藝設計了一款低壓低功耗的高精度帶隙電壓基準源。

3 結 語

本文基于SMIC 0.18 μm工藝設計了一種高精度、低壓低功耗、低溫度系數的電壓基準源。由仿真結果可以看出本文設計的帶隙基準源的電源抑制比（PSRR）、溫度系數、總電流和輸出電壓和電源電壓等各項指標均能滿足設計要求。

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