论文一种低功耗多输出带隙电压基准源电路设计是适合电路设计论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关教你三步看懂电路图开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要：文章提出了一种基于带隙原理的多路输出的基准电压电路设计.该电路采用标准CMOS工艺,工作电压为1.8～3.3 V,输出基准电压为1.5 V、1.1 V、0.9 V,温度系数为75.86 ppm/℃.由于采用了MOS管亚阈值原理,功耗低至4.29 μW.在室温27 ℃和频率为10 Mhz处的电源抑制比为22.5 dB.
关键词：带隙；电压基准；多输出；低功耗；亚阈值
中图分类号：TN432 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）27-0007-02
1 电路原理图及原理分析
总电路设计原理图,如图1所示.
一般来说,带隙基准产生基准电压是基于两种电压之和：一个二极管电压和一个适当系数的PTAT电压.PTAT电压是和绝对温度成正比的电压.基准电压可以表示为公式（1）：
VREF等于VD+KPTAT·UT （1）
式中,热电压UT的值为（k·T/q）,其中k是玻尔兹曼常数,T是绝对温度,q是电子电荷量.热电压通常是由两个双极晶体管的基极-发射极电压的差值产生.
常数KPTAT是和温度无关（在一阶情况下）的增益因子.由于（1）式中VD为负温度系数的电压,因此调整KPTAT到合适值便可达到合适的温度补偿的目的.KPTAT的值约为10,通常是由具有同样温度系数的两个电阻的比值决定的.
通常在CMOS工艺中,（1）式中的VD是由寄生的纵向或横向双极性晶体管实现的.但是一些标准的数字CMOS工艺的器件库中并没有这些特性的器件可供使用.一种PN结的替代的实现方法是利用P衬底的CMOS工艺实现的.该MOS管的栅、源、漏端被连载一起作为阳极,而N阱则作为阴极.对于一个357 nA的电流来说,该管的VGB有一个负的温度系数,约为-1.69 mV/℃.（本电路中,电流取值并不为357 nA,故其负温度系数也并不等于-1.69 mV/℃,设计过程中有其仿真结果.）
如上文所言,ΔVD可以用来产生热电压UT.而一种替代的方法是,可以用两个工作在亚阈值的两个MOS管的栅源电压差来产生UT.对于工作在亚阈值晶体管,若其漏源电压（VDS）大于0.1 V,则其漏源电流（IDS）由公式（2）给出：
IDS等于2mμ0COXSU 2T·exp[（VGS-VT）/m·UT]（2）
式中,S等于（W/L）是晶体管的宽长比；
m是亚阈值斜率因子；
μ是有效沟道迁移率；
COX是单位面积的栅氧电容.
正如寄生三极管可以产生的热电压UT,亚阈值电流和栅源电压的指数关系也可以被用来产生UT.一个自级联复合晶体管的Δ VGS由公式（3）给出：
Δ VGS等于VG 1-VG 2等于VDS1
等于n·UT·ln[（nM2·IDS1）/（ 1·IDS2）（3）
可以发现,公式（3）表现出PTAT的特性,两个器件必须工作在亚阈值区.
我们的初始电路设计如图1所示.正如传统的带隙基准一样：一个二极管电压加上了一个合适系数的PTAT电压.
晶体管M1、M2、M11和M12用来产生带隙基准的偏置电流（IBIAS）.令 1等于 2等于 3,偏置电流由公式（4）给出：
IBIAS等于（VG 11-VG 12）/RPTAT （4）
对于我们的电路而言,我们选择了357 nA的偏置电流,这要求RPTAT约为100 kΩ.这个电阻可以用一个工作在深三极管区的MOS管替代.
输出电压VREF由公式（5）给出：
VREF 等于VD14+VDS7+VDS9 （5）
通过M4、M5、M6的电流分别为：（S4/S2）·IBIAS、（S5/S2）·IBIAS 和（S6/S2）·IBIAS.
当体效应可以忽略时,用公式（3）和电流镜的各晶体管的尺寸比,公式（5）可以被写为式（6）：
VREF 等于VD14+
UT·n·ln（6）
通过公式（6）我们发现,通过M4～M10合适的尺寸选择,可以对VREF进行合意的温度补偿.
在公式（6）中,将VREF对温度T求导,令其等于0,我们可以得到公式（7）：
TCVD /（TCUT）等于ln（7）
在电路进行仿真后,我们发现其功率超过指标,为了降低功率,我们要降低管子的电流,这又造成了输出很难维持在1.5 V,于是我们在提供负温度系数的管子（M14）上,叠加了一个电阻,以提高输出电压.
电路采用1.8 V的电源电压.
如总电路图中的M13,在我们选取的电流下,其栅极电压呈现负的温度系数,同时,在其至上叠加的电阻的压降呈正温度系数,两者叠加后,再加上M7～M10组成的电路网络上的正温度系数的电压,最后调节参数,即得到较好的主输出1.5 V.
在实现了1.5 V（Vref）的基准输出后,我们用其分压实现1.1 V（Vref11）和0.9 V（Vref09）输出,由于本基准不是利用基准电路流过电阻生成的,所以用电阻网络分压会对前级电路造成影响,使输出不准确.
在分压网络中,采用了PMOS Cascode 结构的源极跟随器,隔离对前级输出的影响,并进行电压跟随和分压,而M01、M02、M03三个管子构成启动电路.
2 电路设计指标总览
电路设计指标总览,见表1.
参考文献：
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总结:本文是一篇关于电路设计论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
参考文献：
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