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从式(21)可看出,如果适当调节晶体管的宽长比W/L,使得зVgs/зT=0,即:
便可以得到一个高精度、与温度无关的Vgs,即Vref=Vgs=Vds。此思想设计的具体实现电路如图5所示。
对图5进行分析,NMOS晶体管M1和M2通过Vgs1和Vgs2产生漏电流Id1,再通过电流源M3和M7,使得它流入二极管连接的NMOS晶体管 M12,产生一个基准电压源Vref。在图5中,M3~M7五个晶体管尺寸相同,M1和M2晶体管的宽长比比例为1:m。式(21)中的W/L为图5中二极管连接M12管的宽长比。
3 仿真结果
对图3PTAT产生电路进行仿真,可以得到图6仿真结果。
从图6仿真结果可以看出,流过M1管的漏电流与绝对温度成正比,αI/αT△0.6。
对图5基准电压源电路进行仿真,可得如图7所示结果。通过对图7分析可知,在25℃时,基准电压源的电压约为1.094.04 V,在整个温度范围(-40~80℃)内,其温度漂移系数为6.12 ppm/℃,满足高精度基准电压源的设计要求。
4 结 语
在此,基于SMIC 0.18μm CMOS工艺,采用一阶温度补偿作为基准电压补偿,提出一种新颖的PTAT电流产生电路结构,以对二极管连接的NMOS晶体管的阈值电压进行补偿,得到一个高精度基准电压源。该电路占用芯片面积小,精度高,可移植性强,非常适用于当今高精度的A/D,D/A和高精度运放偏置电路。此电路已成功应用于某款高速DAC芯片中。