基于一阶温度补偿技术的CMOS带隙基准电压源电路

该电路的仿真基于Chartered 0.25μm models。仿真软件是T—SPICE，电源电压为3.3V，R3／R1的比值为2.3066，这样的结果在版图设计中比较容易实现，可以采用单元电阻串连的形式，有利于减少因为版图失配引起的误差。单元电阻的W=3μm，L=10μm，方块电阻R=330 Ω，采用的第一层多晶实现。图3所示的是输出电压温度特性的仿真结果。

温度在-20～70℃之间变化，输出电压温度特性如图3所示，它的温度系数约为10ppm／℃。因此，可以看出输出电压的温度特性并不是一直都为零，而是在一个温度范围内为零，在其他温度下为正值或者负值。这是由于基极一发射极电压、集电极电流、失调电压以及电阻随温度变化引起的。

2．2 电源抑制特性

图4是在1Hz到10GHz的范围进行扫描所得到的不同的电源抑制情况。低频时抑制情况不太好，在-10dB左右，还有待于提高；高频抑制情况很好，基本稳定在-120 dB左右。与传统电路相比，本文提出的这种电路可以用于在各种系统尤其是高频系统中，这一点是传统电路所无法比拟的。

2．3 噪声特性

噪声是影响带隙基准源稳定性的主要因素之一。通常噪声分为外部噪声和内部噪声。外部噪声一般都由电源电压的变化以及其他电路的干扰造成。内部噪声主要包括热噪声和闪烁噪声。闪烁噪声的大小与频率成反比，因而在低频下主要为闪烁噪声，而高频下为热噪声，对于高频的热噪声，可以在输出端Vref处加一个RC低通滤波器解决掉，而低频的来自耦合到电源的噪声则是需考虑的，可以通过提高电源抑制比来减小。图5为电路在输出端和电源电压处的噪声特性，在输出端低频时噪声为10.4 nv／Rt，高频时噪声几乎为0nv／Rt，性能很好。电源电压处的噪声为9.6nv／Rt左右。

2．4 电路其他参数

电路的其他方面的性能仿真结果如表1所示。表1的仿真结果是在电源电压为3.3V的条件的测得的。有效电流指的是在电路正常工作的情况下从电源到地之间的电流，关断电流指的是在电路不工作的情况下从电源到地的漏电流。

3 结论

电路经过参数优化后用T-SPICE仿真结果为：在3.3V电源电压下的输出的参考电压为1.4031V，当温度在-20～70℃之间变化时电路的温度系数达到了10x10-6／℃，室温下电路的功耗为5.2831mW，电路低频时的电源抑制比特性还不是很好，还有待于进一步的提高，高频时的电源抑制比非常好，因此本电路可以广泛应用于低功耗，低温漂，高频集成电路中。