V供电的低噪声带隙基准电压源VIP专享

精品文档---下载后可任意编辑Keith Sanborn IEEE 成员 Dongsheng Ma IEEE 成员 Vadim Ivanov IEEE 成员摘要：本文将会提出一种新的工作电压 1V 以内的带隙基准电压源，和以前的设计相比，它具有更低的输出噪声，同时对不同的制造过程有着更好的兼容性。这项技术将通过使用反向带隙电压原理（RBVP），使带隙基准工作在 1V 的低压下。与此同时，在不使用外置滤波器的情况下输出噪声也控制在很低水平。虽然设计时采纳的是的 BiCMOS 工艺，但是它能与绝大多数的 CMOS 和 BiCMOS 工艺很好地兼容。在所有的测试模块和空闲模块中，一个完整的晶圆面积大约是 2。理论分析和实验结果都显示，在 20uA 的偏置电流下工作时，输出噪声的频率密度为 40nV/Hz。此外，在—10Hz 频带下的峰到峰输出噪声仅为 4uV。室温下，未经调整的电压基准的平均输出为，在-40℃到125℃之间的平均温度系数在 11ppm/℃附近，误差不超过 5ppm/℃。关键词： BiCMOS 低噪声 低压 噪声测量 峰到峰噪声 亚 1V 带隙基准电压 温度系数 1V 供电 正文：一、介绍 电压基准在模拟电路或者数模混合电路（例如数据整流器和电压调节器）是一个关键性的模块。下面是一个理想电压基准的一些关键要求： (1)输出电压与温度无关； (2)输出电压与输入无关； (3)可以在一个较宽的输入电压范围内正常工作； (4)输出电压易被测量。 一个典型的可以满足上述要求的基准就是带隙基准。据作者所知，这种基准最早于 20 世纪 70 年代初在 National Semiconductor 杂志中出现，是由 Widlar 在讨论 LM109 5-V 输出电压调节器时提出的。通过改进，基准的输出电压能被调整到 10V 和。在这两个方案中，我们都是通过把一个与绝对温度互补的电压（CTAT）和一个与绝对温度成正比的电压（PTAT）相加，产生一个与温度系数一阶线性相关的电压，并作为带隙电路的输出电压。这个与温度系数一阶线性相关电压的产生，可以用表一中所示的带隙基准来解释，这个电路的输出电压为（1）图一. 采纳双极性 NPN 管的带隙基准电压源这里的是管和管发射极面积的比值。（1）式中的和分别是 CTAT 和 PTAT 电压。电路中各个电阻的阻值和上述的数值应该被恰当得选择，使得 CTAT 和 PTAT 电压对温度的影响恰好能够相互抵消。当温度影响被抵消之后，（1）式中的值将约等于 0 开尔文时候硅的频带间隙电压。尽管上述带隙基准能够满足之前所提到的所有典型要求，它仍然在...