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电源技术中，一种高精度带隙基准电压源电路的构建。

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简介：
近年来，模拟集成电路设计技术与CMOS工艺技术的进步同步发展，芯片系统级集成（system-on-chip）技术已成为学术界和工业界关注的焦点。 伴随着系统架构的日益复杂化，对模拟基本模块，例如模数转换器（A/D）、数模转换器（D/A）、滤波器以及锁相环等，都对性能提出了更高的速度要求。 并且，由于电流输出及电流几乎不受电压变化影响，这使得片内集成电路实现了一种优势，特别是在需要高精度和稳定性的应用场景中。

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  • 高精度带隙基准电压源电路在电源技术中的实现
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    本文探讨了高精度带隙基准电压源电路的设计与优化，并详细介绍了其在现代电源技术中的应用及实现方法。 近年来，模拟集成电路设计技术与CMOS工艺技术同步快速发展，芯片系统集成（SoC）技术得到了学术界及工业界的广泛关注。随着系统结构的日益复杂化，对诸如A/D转换器、D/A转换器、滤波器以及锁相环等基本模块提出了更高的速度要求。由于电流输出和电流几乎不受电压变化的影响，这使得片内集成电容成为可能。
     
  • 一种新颖的带隙基准电压源设计
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    本文介绍了一种新颖的设计方法，用于构建高效的带隙基准电压源。该设计优化了传统方案中的不足，实现了更高的精度和稳定性，在集成电路中具有广泛应用前景。 基于TSMC 0.5μm CMOS工艺设计了一款带隙基准源电路。与传统电压基准相比，该电路采用高增益的运算放大器进行内部负反馈，并通过嵌套式密勒补偿技术实现了低温漂、高电源抑制和低功耗的特点。仿真结果显示，该电路产生的基准电压精度为13.2×10^-6/℃，在低频时的电源抑制达到-98dB，静态工作电流仅为3μA。
     
  • 高性能CMOS带隙基准电压源电路设计
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    本研究专注于高性能CMOS带隙基准电压源的设计与优化，致力于提升其温度稳定性、功耗效率及输出精度，在集成电路领域具有重要应用价值。 设计了一种应用于集成稳压器的高精度带隙基准电压源电路。采用共源共栅电流镜结构以及精度调节技术，有效提高了电压基准的温度稳定性和输出电压精度。通过Hynix 0.5 μm CMOS工艺仿真验证，在25 ℃时，温度系数几乎为零，电源电压变化导致的基准电压波动小于0.1 mV；在-40～125 ℃范围内，基准电压最大变化量为4.8 mV，满足设计指标要求。
     
  • 高精度电压基准REF102在电源技术中的应用
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    本文探讨了高精度电压基准REF102在现代电源系统中的关键作用及其优势，分析其精确度、稳定性和低温度漂移特性，并介绍具体应用场景。 高精度电压基准REF102及其应用 概述：REF102是一款高性能的10V电压参考集成电路。该芯片经过激光调校后，在工业温度范围内其温漂可低至2.5ppm/℃，在军用级温度范围内的表现同样出色，达到5ppm/℃。由于无需额外的恒温装置，REF102具备功耗低、升温快及稳定性好等优点，并且噪声水平较低。此外，该芯片输出电压几乎不受供电电源电压和负载变化的影响。通过调整外部电阻，可以进一步优化其稳定性和温度漂移特性。得益于11.4V至36V的宽泛单电源工作范围以及卓越的整体性能表现，REF102成为仪器仪表、A/D转换器及D/A转换器等高精度直流电源应用的理想选择。 特点与引脚功能： - 高精度输出：+10V（误差为±0.0025V）
     
  • 带隙基准电压源的整体电路图
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    本研究聚焦于设计与分析带隙基准电压源的整体电路结构，探讨其在集成电路中的应用及其性能优化。 本段落介绍了一款高性能带隙基准电压源的总体电路图。该电路采用Chartered 0.35μm CMOS工艺实现，并使用3.3V电源电压，在-40至100℃的温度范围内，实现了低于6ppm/℃的温度系数；在1kHz和27℃条件下，电源抑制比达到了82dB。
     
  • 带隙基准源电路
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    带隙基准源电路是一种在集成电路中广泛应用的电压参考电路，能够提供温度稳定的电压输出。它基于半导体材料的带隙电压特性设计，广泛应用于各种需要稳定电压源的电子设备中。 ### 带隙基准源详解 #### 一、引言 在模拟电子设计领域，带隙基准源（Bandgap Reference）是一种重要的电路组件，用于提供一个稳定且精确的电压参考值，不受温度变化的影响。这一特性使其成为精密电源管理、信号处理及数据转换等众多应用中的关键组成部分。本段落将详细介绍带隙基准源的基本原理、设计方法及其在实际应用中的重要性。 #### 二、带隙基准源的基本原理 带隙基准源的核心在于利用两种不同材料或结构的半导体元件之间的电压差随温度的变化率来抵消单一元件随温度变化的影响，从而实现温度补偿。通常情况下，该电路由两个PN结组成：一个是发射极与基极之间的电压（VBE），另一个是经过特殊设计的“带隙”电压（Vgap）。 1. **VBE温度特性**：对于典型的硅基PN结，VBE随着温度的升高而线性下降，其温度系数约为-2.1mV/°C。 2. **Vgap温度特性**：通过特定设计，可以得到一个几乎不随温度变化的电压值，即带隙电压Vgap。这个电压值通常在1.2伏左右（对于硅材料）。 将这两种电压组合起来，可以通过适当的电阻比例调整来消除温度的影响，从而获得一个稳定的参考电压。 #### 三、设计要点 1. **温度补偿**：选择合适的电阻比以确保VBE和Vgap的温度效应相互抵消。这通常涉及到复杂的电路设计和仿真分析。 2. **电流镜像技术**：为了保持电路中各部分的电流一致性，常采用电流镜像技术。这样可以减少由于电流不匹配导致的误差。 3. **工艺兼容性**：带隙基准源的设计需要考虑与现有半导体制造工艺的兼容性，确保能够在标准的CMOS工艺中实现。 #### 四、实际应用案例分析 根据所提供的部分内容，James D. Beasom在IEEE Journal of Solid-State Circuits上发表的文章详细介绍了温度效应对带隙参考源的影响及其准确分析方法。这表明了带隙基准源不仅在理论上有着深入的研究，在实践中也得到了广泛的应用和发展。 - **温度效应分析**：通过精确地分析不同温度下PN结的特性，能够优化电路设计，提高参考电压的稳定性。 - **高精度应用**：在需要极高精度电压参考的场合，如高性能ADCDAC、精密放大器等，带隙基准源的准确性至关重要。 - **辐射硬化设计**：文章提到的辐射硬化设计意味着这些电路能够在极端环境下工作，如太空应用等。 #### 五、总结 带隙基准源作为一种基本但极其重要的电路组件，在模拟电子设计中扮演着不可替代的角色。通过对基本原理的理解、精确的设计以及在实际应用中的不断优化，带隙基准源能够为各种电子产品提供稳定可靠的电压参考，从而确保系统的整体性能。未来，随着对更高精度和更小尺寸的需求不断增加，带隙基准源的技术也将继续发展和完善。
     
  • 电压参考从二极管到高精度带隙基准源...
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    本文探讨了电压参考技术的发展历程，从早期简单的二极管解决方案到现代复杂的高精度带隙基准源设计，深入分析其原理、应用及优化策略。 Voltage References From Diodes to Precision High-Order Bandgap Circuits 这篇文章探讨了从二极管到高精度带隙电路的电压参考技术的发展过程和技术细节。通过深入分析各种类型的电压基准，文章详细介绍了如何利用这些元件来实现稳定、精确且温度补偿良好的电源系统。
     
  • 基于LDO稳压器的带隙基准电压源在电源技术中的设计
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    本研究探讨了基于低压差(LDO)稳压器设计的带隙基准电压源，并分析其在现代电源技术中的应用与优势。 本段落介绍了一种基于LDO稳压器的简单带隙基准电压源设计，该设计以BrokaW带隙基准电压源结构为基础。通过使用Cadence Spectre仿真工具进行了全面模拟测试，在-20至125℃温度范围内，其基准电压温度系数约为17.4 ppm/℃，输出精度超过规定的5‰；在从1 Hz到10 kHz的频率区间内平均电源抑制比(PSRR)为-46.8 dB。该电路展示了优良的温控特性和高精度性能。 关键词：带隙基准、LDO稳压器、温度系数、电源抑制比、运算放大器 CMOS带隙基准电压源能够提供系统所需的参考电压或电流，具有低功耗、高度集成化和易于设计等优点，在模拟集成电路及混合信号电路中得到广泛应用。
     
  • 低功耗带隙基准电压源电路的設計
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    本项目专注于设计一种低功耗的带隙基准电压源电路，致力于提高其稳定性和温度系数，适用于各种集成电路中。 本段落提出了一种三层self-cascode管子工作在亚阈值区的低功耗带隙基准电压源电路。该电路具有结构简单、功耗低、温度系数小、线性度好以及面积紧凑等特点。采用CSMC 0.18 μm标准CMOS工艺，并利用华大九天Aether软件验证平台进行仿真。 仿真的结果显示，在tt工艺角条件下，电路的启动时间为6.64微秒，稳定输出基准电压Vref为567毫伏；当温度范围在-40℃到125℃之间时，tt工艺角下基准电压Vref的温度系数TC为18.8 ppm/°C。电源电压从1.2 V变化至1.8 V范围内时，tt工艺角下的线性度为2620 ppm/V；在频率范围从10 Hz到1 kHz内，tt工艺角下基准电压Vref的电源抑制比(PSRR)达到51 dB；版图核心面积仅为0.00195平方毫米。