适用于宽电源电压幅度的高精度双极带隙基准电路
络决定。即平衡状态下,电阻R2两端的电压为VTLn6,故有:
比较(1)和(8)可知:
K=23.06,跟理论值非常接近,其偏差是由于计算时没有考虑电阻的非线性温度系数所致。
在实际电路中,为了提高基准电压的精确度,还对电阻R2和R3用调节脚进行调节。这样,即使实际工艺有一定偏差,也可以在一定范围内对基准电压进行调节。
仿真与分析
仿真结果
通过以上分析,初步确定此电路的器件尺寸,并给定电路的工作条件为:温度范围:--25°C~75°C;电源电压范围:4.5V~14.5V。
在TT-Model下采用HSpice仿真软件,基于Samsung BipolarP rocess BCH4仿真模型。对电源工作电压在10V范围内进行直流扫描,得基准电压曲线如图4所示。
图4 基准电压(VREF)电源抑制特性曲线
对温度在100°C范围内进行直流扫描,得基准电压曲线如图5所示。
图5 基准电压(VREF)的温度特性曲线
分析结论
带隙基准电压在温度、电源电压变化时的数据如表1所示。从以上的仿真结果与表1中的数据中可以得到以下结论:
表1 VREF随温度、电源电压变化数据表
1)此带隙基准电路输出电压温度系数为:
在实际电路中由于工艺及运放失调等因素的影响,温度系数实际值会增大一些。
2)此带隙基准电路工作在宽电源电压范围内,其电源抑制特性表现为:
直流电源抑制比:
为了说明本文所设计的双极带隙基准电路的特点,将其与国际上经典电路之主要指标进行比较,结果如表2所示,显然,具有明显的优势和工程应用价值。
表2 与国际上经典电路之比较结果
结束语
本文作者所设计的双极带隙基准电路,通过改变负反馈运算放大器的性能,从而使基准电压的温度系数达到了2.28×10-6 ppm/°C的高精度,并且在△V=10V宽电源电压幅度范围作用下,使其具有1.2mV/V的电源抑制特性和79dB的直流电源抑制比PSRR。基于以上性能优点,使得该基准电路可以广泛应用在温度变化范围大、工作电压幅度宽的Bipolar/BiCOMS型集成电路设计中。
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