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自偏置电流模带隙基准电压温度曲线异常,高温时急速下降

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

RT求助各位前辈,小弟菜鸟,仿了一个自偏置电流模带隙基准,但是不管怎么调电阻,出来的Vbg温度曲线都异常,温度在80度以上时,Vbg电压有一个急速下降,困扰了两天,不知道是什么原因导致的,还望前辈们指教,谢谢!
工艺为tsmc55,电阻用的是rppolywo_m,为负温度系数电阻
下面为整个电路贴图和核心贴图:





仿真Vbg贴图和电流图:




同时,电流也存在一个拐角

电阻温度曲线如图

這邊建議是否 Vinn=Vinp在溫度>80度,
您的OP 可能在高溫出問題了,
倒置Vinn=Vinp這個功能沒有了.
Please Check

建議先sweep BJT的curve
以前有遇過類似狀況, 是BJT model的問題

建议查看高温下operating point

正解!好像就是BJT的问题
那么你是指扫描BJT的电流电压温度曲线?

高温下跑OP,检查所有管子的工作点。
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op没有问题,高温下我单独看过了

看了,没问题,把2x2的pnp换成5x5的就好多了,但是后半段降得还是过快

实际生产中2X2的pnp管match比较差,如果不做trimming,一般会用5X5用的比较多。
是否pnp管上电流太小引起的?如果可以,试一下加大电流。



应该不是因为电流太小引起的这是我现在仿真得到

(PS:抛物线为电压)
现在tt情况下ppm为29.5,太大了,而且明显可以看到图中电压曲线和电流曲线在100摄氏度的时候存在一个转折,电流增加变缓,电压负的斜率变大,也正因为这个原因,ppm无法再改小,始终不不知道到底是什么原因,电阻是负温度系数的这一点有没有影响?

电阻是相互抵消的,不会有影响。

然而这个电路中的pnp电流密度比不是确定的,电流密度比中也存在温度系数

这边并不能完全抵消掉

看來是 BJT Model 的問題?
BJT 5X5 784mV~776mV --> 8mV
BJT 2X2 788mV~784mV --> 4mV
好一倍
可以試試看 10X10 if has this Model !

有明显转折是因为我间隔取的太大了,傻逼了,但ppm确实无法改善,后来用正温系数电阻验证了一下,ppm降到了5左右,看来跟电阻还是有关系的

因為您的電路R21Q是產生正溫度係數的電流,
R42是產生負溫度係數的電流,
所以兩路的電流加起來的溫度係數理想上應該為零,
意思是M72/M73/M74 的電流應該跟溫度無關,
但您的電路是把這溫度無關的電流流過與正溫度的電阻(R19),
這樣倒置Bandgap的溫度係數變不好
(1) 或許可以讓M72/M73/M74 是稍為負的溫度係數,跟R19正溫度係數來做抵銷的動作.
(2) 或也可以把R19拆成一個正的溫度係數電阻 + 一個負的溫度係數電阻來組合,
也是有人設計的.
以上建議

感谢你的细心回答!可能你没注意到,事实上M72/M73/M74现在是正温度系数电流,而我用的电阻全是负温度系数电阻,你提到的R19就是负温度系数电阻。

幾乎完美的正解!
So professional!

换正温度的电阻性能变好。阻值有没有变化?M72上的电流有没有变化?我认为是电阻改变引起了bias电流变化,改善了pnp管的工作区。



阻值比例改变了,电流几乎没变

跑温度,看看是否正温度电阻下的电流变化比负温度电阻下的电流变化小?

MARK```

高温下,跑个瞬态或者直流看看。
不过我也遇到过一次问题,我做个一个BGR,功耗很低时,5uA, 电阻比较大,有2Mohm,加一起有。测试出来离散度非常差,仿真应该最多只有+/- 60mV的偏差,测试有+/-180mV的差别,原因也没有查清楚,只能理解为smic的这种PNP很低电流下模型不对。

电路仿真跟实测差别很大很正常啊
毕竟smic的btj model做的不是很好

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