带隙基准,Bandgap, BG电路的学习
发布网友
发布时间：2024-10-24 01:18
共1个回答
热心网友
时间：2024-10-28 04:05
带隙基准电路是模拟MOS集成电路设计中的一项关键概念，旨在生成一个与温度无关的基准电压。这一专业术语“带隙”源自于产生零温度电压基准的关键公式：硅的带隙电压Eg/q、迁移率的温度指数m以及热电势Vt。通过公式 Vref = Eg/q + (4+m)Vt，我们可以看到当温度趋向于零时，基准电压趋向于硅的带隙电压Eg/q，这正是“带隙”术语的由来。
带隙基准电路通常被分解为三个部分：与电源无关的偏置电路、产生与温度无关的BG电路以及启动电路。偏置电路通过自给自给方式产生一个与电源电压无关的基准电流Iref，其原理是利用特定的电路结构实现电流的自调节。在温度无关的BG电路中，通过将两个具有相反温度系数的量相加，例如，PN结二极管的正向电压与双极晶体管基极-发射极电压差值的组合，实现零温度系数的输出电压。启动电路的作用则是在电路初始化时提供必要的通路，确保晶体管等组件能够正常启动，避免了“简并点”的问题。
在具体设计中，带隙基准电路的性能指标主要包括电源抑制比（PSRR）、温度系数、工艺、电压和温度敏感性（PVT）、蒙特卡洛分析、建立时间和功耗（current consumption）等。PSRR用于衡量电路对输入电源中噪声的抑制能力，通常在低频下表现为-40dB到-50dB，但不应为正值。温度系数反映了基准电压对温度变化的敏感程度，通常在-40°C到125°C的范围内进行评估，以确保电路在不同温度下的稳定表现。PVT指标强调了工艺、电压和温度对电路性能的影响，蒙特卡洛分析则用于量化电路输出电压因不确定因素变化而产生的范围波动，确保电路的稳定性和可靠性。建立时间则是电路从关闭状态到正常工作状态所需的时间，根据具体需求调整。而功耗则是衡量电路在正常工作状态下消耗电流的重要指标。
综上所述，带隙基准电路是模拟MOS集成电路设计中不可或缺的一部分，通过精确的电路设计与参数优化，能够实现高精度、温度稳定、功耗低的基准电压输出，满足各种模拟电路和应用的需求。通过上述分析，我们可以更直观地理解带隙基准电路的设计原理、构成部分及其关键性能指标，为后续的电路设计与优化提供理论基础和实践指导。
