0.18μm CMOS工艺下的带隙基准电压源设计[图]

简介：
本文介绍了在0.18微米CMOS工艺下设计的一种新型带隙基准电压源，详细探讨了其工作原理、性能指标及优化方法。 在集成电路设计领域中，带隙基准电压源是一种核心的基础电路模块，主要用于提供高精度且稳定的电压参考。其关键在于能够在温度变化、电源波动等多种条件下维持恒定的输出电压。 本段落讨论了基于0.18微米CMOS工艺实现的带隙基准电压源的设计案例。该设计运用了带隙基准技术的基本原理，并针对温度稳定性和低输出电压的要求进行了电路优化。 带隙基准电压源在集成电路中的应用非常广泛，包括AD转换器、DA转换器、随机存取存储器（RAM）、闪存以及系统集成芯片（SoC）等。特别是在高精度比较器中，对于稳定的电压参考要求极高。与传统的带隙基准电路相比，本设计具有更高的稳定性、更低的温度漂移和更低的输出电压。 在电路设计过程中，为了达到0.6V的目标输出电压，在两个晶体管支路上并联了电阻以实现低输出电压的设计。PMOS晶体管用于电流镜，并通过调节电阻的比例来获得接近零温度系数的输出电压。 运放是带隙基准电压源设计中的核心部分，其性能对整体基准电路的效果影响极大。本设计采用了两级运放结构，能够提供高放大倍数、低功耗和低噪声的特点。仿真结果显示了该运放具有高相位裕度和高增益的幅频响应特性，确保了稳定性和高性能。 启动电路的设计对于保证电压源在上电后能迅速且稳定地工作至关重要。通过仿真验证，证明了设计中的启动时间短，并能在短时间内使输出电压稳定下来，进一步证实了该设计方案的有效性与实用性。 此外，仿真的结果显示，在不同温度和电源电压变化条件下，基准电压源仍表现出良好的稳定性。其温度系数在一定范围内可以低至5ppm/℃；即使电源电压从0V增加到5V时，基准电压的输出也几乎不变，表明了它对电源波动的良好适应性。 综上所述，在采用0.18微米CMOS工艺的基础上，该带隙基准电压源设计实现了低电压输出、高稳定度及低温度系数等性能指标。通过合理的电路设计和充分的仿真验证确保其在各种工作环境下的可靠性和稳定性，特别适用于对电压稳定性有较高要求的便携式电路设计中，并为集成系统提供了必要的参考电压支持。