基準(zhǔn)電壓|0">基準(zhǔn)電壓源是模擬電路|0">模擬電路設(shè)計(jì)廣泛采用的一個(gè)關(guān)鍵模塊．可提供高精度和高穩(wěn)定度基準(zhǔn)量電源。該基準(zhǔn)電壓源與電源、工藝參數(shù)和溫度相關(guān)性很小，但產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓精度、溫度穩(wěn)定性和抗噪聲干擾能力直接影響整個(gè)電路系統(tǒng)的精度和性能。因此，設(shè)計(jì)高性能基準(zhǔn)電壓源具有重要意義。

1971年Robert Widla提出帶隙基準(zhǔn)電壓源技術(shù)以來(lái)，相對(duì)其他類(lèi)型的基準(zhǔn)電壓源而言，帶隙基準(zhǔn)電壓源以其低溫度系數(shù)、低電源電壓，可與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝相兼容的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路翻?，F(xiàn)以帶隙基準(zhǔn)電壓源的產(chǎn)生原理為基礎(chǔ)，提出了一種具有良好自啟動(dòng)和低功耗特性的CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源。該帶隙基準(zhǔn)電壓源用于BLVDS總線收發(fā)器電路，主要為BLVDS總線驅(qū)動(dòng)器、接收器提供所需的1．25 V偏置電壓。

帶隙基準(zhǔn)電源的電路結(jié)構(gòu)

1 帶隙基準(zhǔn)電源核心電路

帶隙基準(zhǔn)電源的原理是將兩個(gè)具有相反溫度系數(shù)(TCs)的量以適當(dāng)?shù)臋?quán)重相加，其結(jié)果顯示為零溫度系數(shù)。例如：對(duì)于隨溫度向相反方向變化的電壓V1和V2，選取α1和α2，使得αaV1/aT+α2aV2/aT=0。這樣可得到具有零溫度系數(shù)的電壓基準(zhǔn)：Vref=α1V1+α2V2。

通常，帶隙基準(zhǔn)電路采用雙極晶體管實(shí)現(xiàn)，其基極一發(fā)射極電壓Vbe具有負(fù)溫度系數(shù)，而熱電壓(Vt=KT/q)具有正溫度系數(shù)。圖1給出利用雙極晶體管產(chǎn)生的一個(gè)零溫度系數(shù)基準(zhǔn)。其輸出電壓Vref=Vbe+KVt(K是玻爾茲曼常量，Vt為熱電壓)。

2 帶隙基準(zhǔn)啟動(dòng)電路

在與電源無(wú)關(guān)的偏置電路中有一個(gè)很重要的問(wèn)題就是存在“簡(jiǎn)并”偏置點(diǎn)。因此需要在電路中增加啟動(dòng)電路。以驅(qū)使電路擺脫“簡(jiǎn)并”偏置點(diǎn)。圖2給出簡(jiǎn)單的偏置電路。當(dāng)電源上電時(shí)，所有晶體管的傳輸電流均為零。

圖3給出帶自啟動(dòng)特性的偏置電路。圖中增加了二極管連接器件VM5。上電時(shí)VM5提供了從VDD經(jīng)VM0，VM5，VM2及R0到地的電流通路，使電路不再保持關(guān)斷，從而擺脫了“簡(jiǎn)并”點(diǎn)。一旦電路正常工作，啟動(dòng)電路中各支路都沒(méi)有電流通過(guò)，不會(huì)引起額外功耗。為了仔細(xì)分析和模擬啟動(dòng)問(wèn)題，不僅在直流掃描仿真中要求電源電壓從零伏開(kāi)始上升．而且在瞬態(tài)仿真中也要求電源電壓從零伏開(kāi)始上升。另外，還必須在每個(gè)電源電壓下檢查電路特性。在較為復(fù)雜的電路中，可能存在不止一個(gè)“簡(jiǎn)并”點(diǎn)。