0．5μm CMOS带隙基准电路设计

基准电压|0">基准电压源是模拟电路|0">模拟电路设计广泛采用的一个关键模块．可提供高精度和高稳定度基准量电源。该基准电压源与电源、工艺参数和温度相关性很小，但产生的基准电压精度、温度稳定性和抗噪声干扰能力直接影响整个电路系统的精度和性能。因此，设计高性能基准电压源具有重要意义。

　　1971年Robert Widla提出带隙基准电压源技术以来，相对其他类型的基准电压源而言，带隙基准电压源以其低温度系数、低电源电压，可与标准CMOS工艺相兼容的特点，广泛应用于集成电路翻。现以带隙基准电压源的产生原理为基础，提出了一种具有良好自启动和低功耗特性的CMOS带隙基准电压源。该带隙基准电压源用于BLVDS总线收发器电路，主要为BLVDS总线驱动器、接收器提供所需的1．25 V偏置电压。

　　带隙基准电源的电路结构

　　1 带隙基准电源核心电路

　　带隙基准电源的原理是将两个具有相反温度系数(TCs)的量以适当的权重相加，其结果显示为零温度系数。例如：对于随温度向相反方向变化的电压V1和V2，选取α1和α2，使得αaV1/aT+α2aV2/aT=0。这样可得到具有零温度系数的电压基准：Vref=α1V1+α2V2。

　　通常，带隙基准电路采用双极晶体管实现，其基极一发射极电压Vbe具有负温度系数，而热电压(Vt=KT/q)具有正温度系数。图1给出利用双极晶体管产生的一个零温度系数基准。其输出电压Vref=Vbe+KVt(K是玻尔兹曼常量，Vt为热电压)。

　　2 带隙基准启动电路

　　在与电源无关的偏置电路中有一个很重要的问题就是存在"简并"偏置点。因此需要在电路中增加启动电路。以驱使电路摆脱"简并"偏置点。图2给出简单的偏置电路。当电源上电时，所有晶体管的传输电流均为零。

　　图3给出带自启动特性的偏置电路。图中增加了二极管连接器件VM5。上电时VM5提供了从VDD经VM0，VM5，VM2及R0到地的电流通路，使电路不再保持关断，从而摆脱了"简并"点。一旦电路正常工作，启动电路中各支路都没有电流通过，不会引起额外功耗。为了仔细分析和模拟启动问题，不仅在直流扫描仿真中要求电源电压从零伏开始上升．而且在瞬态仿真中也要求电源电压从零伏开始上升。另外，还必须在每个电源电压下检查电路特性。在较为复杂的电路中，可能存在不止一个"简并"点。