高电源抑制的基准源的设计方案
ref达到指定电压。
这样虽然能启动,但是,正常工作时,此大启动电流bias-start将通过VQCS1和VQCS3流向地,增加了系统的负担。因此,在电流输出管MB3下加入控制管MBC,并使得在正常工作时,LDO的高电压足以使MBC关断,从而降低启动电路的损耗。
2 仿真与分析
本次设计的仿真基于ASMC的1 μm的高压BCD工艺。
2.1 启动仿真
图4是工艺角为tt,t=27℃时的启动仿真,此基准需要3 μs就可建立正常状态,这是由于基准核心中的Cc1选取为比较小的2 pF的结果,这样做的另一个结果就是中频PSR有所降低,实际电路可根据需要选取Cc1的大小,如果需要中频PSR较大,但对启动时间要求较低时,可以选取大Cc1(如Cc1选取10pF,则最高PSR将降为-28dB,但启动时间升至10μs)。LDO、ref、bg的启动过程比较平稳,没有过冲现象。
MBC控制作用的简述:在1μs时流过100μA的启动电流,当LDO、ref、bg建立最低工作电压后,启动电路开始关断过程,电流急剧减小,并最终在2μs时接近0A。整个电路正常运行时消耗的电流是266μA。
2.2 温漂仿真
图5为不同工艺角下的温漂仿真。仿真结果表明,此电路可以达到ref-45 ppm、bg-7.5 ppm的低温漂。实际电路存在器件的不匹配和误差等,虽然达不到理论上的温漂,但通过仔细布版、修调带隙核心电路中Rc1、Rc2,可以达到较低的温漂。
2.3 PSR的仿真
图6为工艺角tt,vcc=8.5V,t=27℃时的PSR的仿真,此基准对电源干扰的抑制能力较强,4.75V输出电压在工作频率60 k左右时的PSR达到了-75.1 dB,能有效抑制由半桥产生的震荡;而且对来自数字部分的高频震荡也有较强的抑制能力。
表1为输出电压bg在不同工艺角下的PSR的仿真结果,本电路在不同工艺角下都能在高电源干扰的芯片中正常工作。
3 结论
本文通过结合LDO与Brokaw基准核心,设计出了高PSR的带隙基准,此带隙基准输出的1.186 V电压的低频PSR为-145 dB,最高PSR为-36 dB,温漂可以达到7.5 ppm,适用于电子镇流器芯片。本设计还优化了启动部分,使新的带隙基准可以在短时间内顺利启动。此电路根据需要还可以修改基准核心中的Rc3、Rc4,采用多段电阻分压方式,以输出多种参考电压,方便灵活定制芯片。
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