1. 研究目的与意义
带隙电压基准电路可以提供高精度与高温度稳定性的电压,在许多模拟与数字电路中有广泛的应用,如a/d、d/a电路,dram电路等,是模拟和数字电路中的核心模块之一。
传统的带隙基准电路利用将具有正温度系数的电压和负温度系数的电压加权相加以得到零温度系数的电压。一般利用双极型晶体管基区一发射区电压vbe具有的负温度系数,和不同电流密度偏置下的两个基区一发射区的电压差△vbe具有正的温度系数的特性。但是在cmos工艺中往往使用寄生的pnp结构来实现所需的双极型结构。但是这种寄生双极型结构一般没有准确的表征且占用面积比较大,而且在soi结构中没有阱可以作为所需的双极性结构的基区,另外,在硅衬底比较薄时也不易制作具有良好电特性的双极型结构。因此,近年来有多种基于mos管阈值电压温度特性的基准电路结构被提出。
本次毕业设计将对于传统的带隙基准电路与一种基于cmos工艺的新型带隙基准电路进行分析和仿真,对于电路性能、温度特性、电源抑制、噪声特性等进行对比分析讨论,以为有关研究提供参考。
2. 研究内容和预期目标
本题目将对于基于cmos工艺的传统带隙基准与利用阈值电压温度特性的基准电路进行仿真分析,具体研究内容有:
(1)学习理解有关晶体管的温度特性的物理原理,理解正负温度系数电压的电路产生方法以及零温度系数电压的实现方法,包括传统的双极型结构和基于mos阈值电压温度特性的结构;
(2)在电路软件中构建实现基于双极型结构核心电路的带隙电压基准电路,并且对于其温度特性、电源抑制、噪声特性等进行仿真分析;
3. 研究的方法与步骤
本课题研究带隙电压基准电路的分析与仿真,所使用的仿真电路软件为ltspice。
首先在电路仿真软件中构建传统的双极型结构为核心电路的基准电压电路进行仿真,实现基本的带隙基准电路功能。
然后在电路仿真软件中构建利用mos阈值电压温度特性的基准电压电路,实现基本的带隙基准电路功能。
4. 参考文献
[1]何乐年 王忆 模拟集成电路设计与仿真 科学出版社
[2]洪志良 模拟集成电路分析与设计(第二版) 科学出版社
[3]phillipe.allen,douglasr.holberg.cmos analog circuit design电子工业出版社
5. 计划与进度安排
1. 2022-03-01---2022-03-19 阅读文献理解电路原理,学习软件工具,撰写开题报告。
2. 2022-03-20---2022-03-31 在电路仿真软件中构建传统的双极型结构为核心电路的基准电压电路进行仿真,实现基本的带隙基准电路功能。
3. 2022-4-01---2022-04-15 在电路仿真软件中构建利用mos阈值电压温度特性的基准电压电路,实现基本的带隙基准电路功能。
