含二阶曲率补偿的0.5V电源，37.8nW，17.6ppm/°C开关电容带隙基准电路-ITADN社区

含二阶曲率补偿的0.5V电源，37.8nW，17.6ppm/°C开关电容带隙基准电路

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本设计提出了一种低功耗、高精度的开关电容带隙基准电路，采用二阶曲率补偿技术，在0.5V电源下实现37.8nW超低功耗和17.6ppm/°C低温漂。具有二阶曲率补偿的0.5V电源、37.8nW功耗以及17.6ppm/°C温漂的开关电容器带隙基准电路。

五个带隙基准电路设计，包括曲率补偿和高PSRR的BGR，以及基于0.18um工艺的基准源电路...

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本文详细介绍了五种不同的带隙基准电路设计方案，涵盖曲率补偿与高电源抑制比（PSRR）技术，并针对0.18um工艺提供了具体实例。在电子工程和集成电路设计领域中，带隙基准（Bandgap Reference, BGR）电路是一种至关重要的模块。这种电路能够提供一个稳定的电压或电流参考，在温度和工艺变化的情况下保持相对稳定，因此在模拟电路和混合信号电路设计中扮演着关键角色。本资料集包含五种不同结构的带隙基准电路的设计与仿真分析文档。其中详细介绍了两种特定类型的BGR：一种是带有曲率补偿技术的BGR，另一种则是具有高电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio, PSRR）的BGR。前者解决了传统BGR在低温情况下存在的非线性问题；而后者则通过其出色的电源噪声抑制能力提高了电路的整体性能。所有设计均基于0.18微米工艺节点，这表明了它们的高度集成化和精确度。每个电路都包含完整的电路图以及用于仿真的测试基准（testbench），从而确保可以直接使用这些电路并获得可靠的仿真结果。此外，文档还涵盖了理论分析、优化策略及实际应用案例等内容。资料集深入探讨了带隙基准从原理到实践的应用过程，并详细记录了五个不同结构的BGR的技术分析和性能表现。通过精确计算半导体材料中的带隙值来实现温度稳定性是其核心工作原理之一，在工程实践中则可以通过设计不同的电路组件（如电流镜、差分放大器等）以达到对输出电压或电流的精准控制。这些文件不仅为设计师提供了理论知识，还展示了如何在实际应用中运用这些知识。对于电子工程师和集成电路领域的专业人士而言，这是一份非常有价值的参考资料。

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。

关于带隙基准电压源电路的设计研究

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本论文深入探讨了带隙基准电压源电路设计的关键技术，分析了不同结构和参数对性能的影响，并提出了一种优化方案以提升精度与稳定性。在模拟集成电路设计领域，带隙基准电压源电路是一个至关重要的组成部分，它能够提供精确的参考电压以满足高精度及高速度的需求。本段落提出了一种基于自偏压电流源与MOS管电流镜技术的新颖设计方案，在不使用运算放大器的情况下仍能实现高度准确的输出电压，并在-20至+80℃温度范围内保持3×10^-6/℃的温漂系数。文章的核心贡献在于开发出一种能够提供高精度基准电压并同时满足模拟电路对速度和低噪声要求的设计方案。通过结合自偏压电流源与MOS管电流镜技术，该设计不仅提升了输出电压的精确度，还克服了传统带隙基准电压源在运算放大器限制下的不足。文中首先回顾了传统的带隙基准电压源结构及其局限性，并进一步阐述了新设计方案的具体实现方式。通过采用自偏压电流源电路并利用MOS管电流镜技术来补偿三极管基极电流，实现了精确的镜像电流输出。这一设计能够确保在宽广温度范围内提供稳定且准确的参考电压。综上所述，本段落提出的设计方案为模拟集成电路提供了有效的高精度基准电压解决方案，不仅满足了高速和低噪声的需求，还具备广泛的适用性，在数据转换器、滤波器等应用中具有显著优势。

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。

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。

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。

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。

带隙基准电压源的设计

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本项目专注于设计一种高精度、低功耗的带隙基准电压源。通过优化电路结构和参数选择，旨在实现温度补偿功能，确保在不同环境条件下提供稳定的参考电压。毕业设计题目为带隙基准电压源的设计（Bandgap）。

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