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一种新型的无运算放大器CMOS带隙基准电路

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简介：
本文介绍了一种创新性的无运算放大器CMOS带隙基准电压源电路设计。该电路在无需运算放大器的情况下实现了稳定的温度特性与低功耗，适用于各种集成电路中的参考电压生成需求。 本段落提出了一种无运放的带隙基准电路设计。该电路相比传统的运放带隙基准具有更低的功耗和噪声，并且消除了由于运放失调电压等因素对基准精度的影响，从而降低了设计难度。

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  • 一种新型的无运算放大器CMOS带隙基准电路
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    本文介绍了一种创新性的无运算放大器CMOS带隙基准电压源电路设计。该电路在无需运算放大器的情况下实现了稳定的温度特性与低功耗，适用于各种集成电路中的参考电压生成需求。 本段落提出了一种无运放的带隙基准电路设计。该电路相比传统的运放带隙基准具有更低的功耗和噪声，并且消除了由于运放失调电压等因素对基准精度的影响，从而降低了设计难度。
     
  • 无运算放大器的带隙基准电路设计及工艺角仿真
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    本研究专注于无需运算放大器的带隙基准电路的设计与优化，并通过不同工艺角下的仿真分析确保其稳定性和可靠性。 Cadence Virtuoso教程以无运放的Bandgap为例介绍工艺角仿真。
     
  • 0.5μm CMOS带隙基准电路的设计
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    本项目专注于设计一种应用于0.5微米CMOS工艺的高性能带隙基准电压源电路。该电路旨在提供低温度系数、高精度以及良好的电源抑制比，适用于各种模拟和混合信号系统中。 依据带隙基准原理，并采用华润上华（CSMC）0.5 μm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺设计了一种用于总线低电压差分信号（BLVDS）的收发器带隙基准电路。该电路具有较低温度系数和较高电源抑制比的特点。Hspice仿真结果表明，在电源电压为3.3 V，环境温度为25℃时，输出基准电压为1.25 V；在-45℃至+85℃的温度范围内，其输出电压的温度系数仅为20 pm/℃，且电源抑制比（PSRR）达到-58.3 dB。
     
  • 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。
     
  • 一种新型纳安级别的CMOS基准电流源
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    本发明提出了一种高性能的纳安级别CMOS基准电流源，适用于低功耗、高精度的应用场景。该设计通过优化电路结构与参数配置，在温度变化和工艺偏差下仍能保持稳定的输出特性，为集成电路中的模拟信号处理提供可靠支持。 我们设计了一种新型的nA量级CMOS基准电流源，该电路具有不随电源电压变化且温度系数很小的特点，并对其工作原理进行了分析。值得注意的是，这种基准电流源无需使用电阻元件，从而显著减少了芯片面积的需求。基于TSMC 0.18 μm CMOS厚栅工艺技术，在Spectre仿真软件上对该电路进行了详细的测试与验证。 根据仿真的结果显示：当输出的基准电流设定为46 nA时，该设计表现出24.33 ppm/℃的温度系数；同时电源电压变化导致的输出电流波动率仅为0.0289%/V。此外，在性能方面，其最高的电源抑制比（PSRR）可达-85 dB，并且整个电路的工作电流消耗量低于200 nA。
     
  • 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。
     
  • 运算放大器电路精选（涵盖多种运放电路）
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    本书精心挑选并介绍了多种经典的运算放大器电路设计，内容详尽且实用性强，适合电子工程相关专业的学生及从业人员参考学习。 《运放电路集锦》是一份详尽的文档，由国家半导体公司于1978年发布，旨在提供各种基于运算放大器（简称运放）的电路设计与应用实例。这份文档涵盖了从简单到复杂的多种运放电路类型，包括基本放大、驱动以及复杂运算功能等，为电子工程师提供了丰富的资源和灵感。 ### 1. 基本运放电路 #### 反相放大器（Inverting Amplifier） 反相放大器是最基础的运放应用之一。它输出电压与输入电压相反，并且其增益由电阻比决定。在该设计中，输入信号通过一个电阻连接到运算放大器的反相端口，而反馈回路则通过另一个电阻回到输出端口。关键公式为：[V_{OUT} = -frac{R_2}{R_1}V_{IN}]。 #### 非反相放大器（Non-Inverting Amplifier） 非反向放大器的输出电压与输入电压同方向，增益同样由电阻比决定。在此电路中，输入信号直接连接到运放的正极端口，反馈回路则通过两个串联的电阻来实现稳定性和增益调节。计算公式为：[V_{OUT} = (1 + frac{R_2}{R_1})V_{IN}]。 #### 差分放大器（Difference Amplifier） 差动放大器用于处理和增强两输入信号之间的差异，特别适用于噪声抑制或需要比较两个不同源的场景。当电路中的电阻对相等时，即 R1=R3 和 R2=R4 时，输出电压等于两者之差乘以增益因子：[V_{OUT} = frac{R_2}{R_1}(V_2-V_1)]。 ### 2. 复杂运放电路 #### 反相求和放大器（Inverting Summing Amplifier） 反向求和放大器能够将多个输入信号加总后以相反的极性输出。每个输入都通过独立电阻连接到运算放大器的负端口，反馈电阻确保系统稳定。 #### 非反相求和放大器（Non-Inverting Summing Amplifier） 此电路与上述反向版本相似，但保持了相同的信号方向。设计时需注意各分支中电阻值的一致性以减少误差。 ### 3. 特殊功能运放电路 #### 实用微分器（Practical Differentiator） 微分器用于计算输入信号的时间导数，通过电容和特定的电阻组合实现不同频率范围内的精确微分运算。 #### 积分器（Integrator） 积分器对输入电压随时间的变化进行累积并输出结果。电路设计需考虑偏置电流的影响以最小化误差积累。 #### 电流转电压转换器（Current-to-Voltage Converter） 此电路将电流信号转化为对应的电压，其值与流入的电流成正比，并由一个特定电阻决定比例系数。为减少由于内部泄漏导致的偏差，通常会采取补偿措施来优化性能。 ### 结论 《运放电路集锦》不仅详尽介绍了基础运算放大器的应用设计原理，还深入探讨了高速、高精度及特殊功能应用等高级场景下的具体实现方式。对于从事电子工程领域的专业人士来说，《运放电路集锦》是一份不可或缺的参考文献，它帮助工程师们更好地理解和构建满足特定需求的复杂系统和设备。通过对这些丰富内容的学习与实践，工程师可以显著提高其在信号处理项目中的工作效率和技术水平。
     
  • 多种两级CMOS运算放大器的设计
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    本项目致力于设计多种结构的两级互补金属氧化物半导体(CMOS)运算放大器，旨在优化信号处理性能，提高电路稳定性与速度。通过创新布局和参数优化，力求在低功耗条件下实现高性能运算放大器的应用需求。 单级差分运算放大器（采用电流镜作为负载的差分放大器）、套筒式共源共栅CMOS运算放大器（单级）、折叠共源共栅CMOS运算放大器（单级）、两级CMOS运算放大器、Rail-to-Rail CMOS运算放大器以及Chopper CMOS运算放大器。