《电子技术应用》
您所在的位置：首页 > 模拟设计 > 设计应用 > 一种采用高阶曲率补偿的带隙基准源
一种采用高阶曲率补偿的带隙基准源
电子技术应用
黄朝轩1，2，李现坤1，魏敬和1，2
1.中国电子科技集团第五十八研究所；2.集成电路与微系统全国重点实验室
摘要： 基于0.18 μm BCD工艺，提出了一种具有较低温度系数的高阶曲率补偿带隙基准源。在基本Kuijk带隙基准的结构基础上，利用VBE线性化法来进行高阶曲率补偿，同时保证流过补偿双极晶体管的电流也得到高阶补偿，两次高阶补偿使得带隙基准源的温度系数更低。根据仿真结果，该带隙基准电压在-55°C ~ 125°C温度范围内，输出电压的最大压差为0.376 6 mV，温度系数为1.762 ppm/°C，低频时电源抑制比（PSRR）为-73.9 dB。该带隙基准源已应用于某一高精度的低压差线性稳压器（LDO）中。
中图分类号：TN433 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245083
中文引用格式： 黄朝轩，李现坤，魏敬和. 一种采用高阶曲率补偿的带隙基准源[J]. 电子技术应用，2024，50(10)：7-13.
英文引用格式： Huang Chaoxuan，Li Xiankun，Wei Jinghe. A bandgap reference source with higher-order curvature compensation[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：7-13.
A bandgap reference source with higher-order curvature compensation
Huang Chaoxuan1，2，Li Xiankun1，Wei Jinghe1，2
1.The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group； 2.National Key Laboratory for Integrated Circuits and Microsystems
Abstract： Based on the 0.18 μm BCD process, a higher-order curvature compensation bandgap reference with low temperature coefficient is proposed. On the basis of the basic Kuijk bandgap reference structure, the VBE linearization method is used to perform high-order curvature compensation, while ensuring that the current flowing through the compensating bipolar transistor is also compensated for higher-order. The two higher-order compensations make the temperature coefficient of the bandgap reference source lower. According to simulation results, the bandgap reference voltage has a maximum voltage difference of 0.376 6 mV over a temperature range of -55°C ~ 125°C, a temperature coefficient of 1.762 ppm/°C, and a power supply rejection ratio (PSRR) of -73.9 dB at low frequencies. This bandgap reference source has been applied in a high-precision low-dropout linear regulator (LDO).
Key words : bandgap reference source；higher-order curvature compensation；temperature coefficient；power supply rejection ratio；VBE linearization

引言

带隙基准源是模拟电路和数模混合电路的重要组成单元，该电路主要应用于低压差线性稳压器（Low Dropout Linear Regulator, LDO）、模数转换器、锁相环等模块中，为这些模块提供稳定的、不随外界条件变化的电压或电流[1]。基准电源的稳定与否，决定了整体电路的性能和稳定性。1973年，Kuijk等[2]提出了一种采用三极管、电阻和运算放大器的带隙基准电路结构。随着电子技术的不断发展，传统基准电压结构并不能很好地完成设计需求。1980年，Tsividis等[3]提出了IC-VBE温度特性新的精确公式，讨论了温度高阶效应。随之而来的是低温漂、高电源抑制比、低噪声的高阶补偿基准电压结构。国内幸新鹏等[4]采用电流模结构，通过VBE线性化法进行高阶曲率补偿，其问题是补偿三级管流经电流仍存在高阶项，导致产生的补偿电流精确度降低。Zhu等[5]提出利用双极型晶体管基极电流和电阻的指数特性来进行曲率补偿，虽然有效降低了温漂系数，但是电路面积庞大，而且这些电路只能在-40°C ~ 125°C甚至更窄的温度范围内工作。席银征等[6]在高阶补偿时采用五管运放进行钳位，较低的增益使得电压钳位效果较差，从而导致产生输出电压的精度有限。

针对上述问题，本文对传统基准结构进行改进，设计了一种新型高阶补偿结构对输出电压进行补偿。采用VBE线性化法对基准电压进行高阶补偿，通过采用不同的电流镜进行复制，在完成高阶补偿的同时，通过对补偿双极晶体管的电流进行高阶补偿，产生具有更高精度的基准电压，进一步降低其温度系数。该设计采用0.18 μm BCD工艺流片，已被应用于一高精度LDO中。


本文详细内容请下载：

https://www.chinaaet.com/resource/share/2000006171


作者信息：

黄朝轩1，2，李现坤1，魏敬和1，2

（1.中国电子科技集团第五十八研究所，江苏 无锡 214035；

2.集成电路与微系统全国重点实验室，江苏 无锡 214035）


Magazine.Subscription.jpg

此内容为AET网站原创，未经授权禁止转载。

相关内容