一个高性能带隙基准电压源的设计

2 版图设计
最终版图设计如图3所示，在该设计中版图设计需要注意的主要问题是保证器件之间的匹配和对称，匹配的器件布局要紧凑，并尽可能保证周围环境的一致性，例如，运放的输入差分对M8和M9、同材料电阻R1和R2等。因为运放的失调对电路的性能影响较大。而电阻的失配也会对输出电压的温度特性产生影响。另外，构成电流镜的MOS管之间保持对称性在该设计中也是至关重要的。为了抑制沟道长度调制效应，在该设计中， MOS管的沟道长度取工艺允许的最小长度的两倍。最后，在面积和性能之间取一个折衷关系，将Q1与Q2的面积之比定为8：1。

3 后仿真模拟结果
该电路设计主要采用TSMC CMOS 0．18／μm工艺，使用Cadence Spectre进行仿真，并用calibre完成版图的参数提取。
后仿真输出电压随温度的变化如图4所示。从图中可以看到，在温度-40～+120℃范围内，电压仅变化O．39 mV，温度系数约为3．3 ppm／℃。基准电压随电源电压的变化如图5所示。电源电压从2．7～3．3 V变化范围内，输出的基准电压变化在18μV左右。

4 结 语
采用0．18μm标准CMOS工艺设计了一个应用于高精度要求场合的基准电压源，采用一种新的二阶补偿方法对传统带隙进行了改进，并加入反馈电路来提高电路的电源电压抑制特性。结果表明，输出电压的温度系数仅为3．3 ppm／℃，在电源电压2．7～3．3 V波动范围内，输出电压波动为18μV，而且电路的二阶补偿部分仅用了3个器件，节省了设计面积，很适合实际工程的使用，具有很大的实用价值。