高性能带隙基准源电路（含自偏置功能）- 综合文档

简介：
本综合文档探讨了高性能带隙基准源电路的设计与应用，特别关注其自偏置功能，旨在提高电路稳定性和精度。 在讨论带有自偏置功能的高性能带隙基准源电路之前，首先需要了解带隙基准源（Bandgap Reference，简称BGR）的基本概念。带隙基准源是一种温度补偿基准电压源，它能够提供一个与温度变化关系非常小的稳定电压，在模拟电路设计中如数模转换器（DAC）、模数转换器（ADC）以及各类电源管理电路中起着关键作用。 BGR的设计原理涉及两个性质不同的电压：一个是具有负温度系数（NTC），通常对应双极结型晶体管（BJT）的基极-发射极电压（VBE）；另一个是正温度系数（PTC），代表不同电流密度下的两个BJT VBE差值。通过适当组合这两个电压，可以得到一个总温度系数接近于零的输出电压，即该电路能够提供几乎不随温度变化而改变的稳定基准电压。 文中提到的设计采用了HLMC55LP工艺，并且输入电压范围为1.6V至3.3V，输出精度在1.2V±2%范围内。这表明设计具有良好的低电源兼容性。采用新的电路结构和方法（如自偏置电路结构和源极负反馈补偿）可以提高基准电压的稳定性。 自偏置功能是指运放的偏置电流由带隙基准主体电路提供，而无需外部电源或其他独立的偏置电路，这样设计有助于提升整个系统的稳定性和减少工艺变化对性能的影响。 启动电路在模拟电路中是必要的，它确保系统从初始状态进入正常工作模式。文中提到，在上电过程中，NM4开启使得PM9栅电压为低值，并通过PM9拉高电源电压；随后NM3产生偏置电流使运放和带隙基准主体开始运作；当PM8镜像的电流产生的电压超过一定阈值时，整个电路进入正常工作状态。 环路补偿与修调（trimming）用于优化性能并提高准确性。在模拟设计中，通过调整电阻值来微调参数以达到最佳输出效果是常见的做法。 带隙核心电路作为BGR中最关键的部分负责产生和维持基准电压。它包括精确匹配的晶体管和电阻元件，确保电压稳定性和准确度。文中提到的设计方法创新了这一部分结构，并利用运放反馈控制输出电压来实现所需的精度与温度特性。 高性能带隙基准源设计需要全面考虑工艺、电源范围、电流需求以及温度等因素的影响，在详细电路分析的基础上通过模拟仿真得到满足性能要求的最终产品。