这样,适当选择R2/R1、R2/R3以及n的值,即可得到低电源电压下的基准电平。
基于版图的设计考虑,可选择n为8,这样可以更好地实现三极管的匹配,减小误差。该电流源使用共源共删结构,从而可以提高电流拷贝的精度以及减小电源电压对Vref的影响,并在一定程度上有利于PSRR。
虽然CMOS工艺中的电阻绝对值会有偏差,但这里用到的是电阻的比值,所以要尽可能的做到比值的准确。具体方法是把R1、R2、R3都用单位电阻并联串联来表示。版图设计时,应尽量把这些电阻放在一起,并在周围加上dummy,以最大限度地减小工艺偏差对电阻比值的影响。
2.2 启动电路
电路开启前,可将Pup置为0,开关M1关断,反相器输入端为高电平,开关M2不开;当信号Pup置为1时,开关M1打开,反相器输入端电压被拉低,使开关M2开启,P点电压被拉低,带隙基准电路部分开始工作,M3随之开启;此后由于M3开始工作,电阻Rstup上流过的电流把反相器输入端电位抬高,超过反相器反向电压时。输出为低电位,开关M2关闭,启动电路结束工作。M3与Rstup的选取是启动电路值得注意的地方,M3镜像而来的电流与Rstup的阻值乘积得到的电压值必须在P点电压稳定前足以使反相器输出低电压,并使开关M2关断。
3 仿真分析
图3为基准电压幅度随温度变化的曲线,可以看到,从-30~100℃,Vref基本在3 mV以内波动,误差范围在5%以内。
图4所示是本设计的PSRR仿真结果。从图4可以看出,在低频时,其PSRR约为-81 dB。
图5是本设计的电源电压扫描仿真结果。由图可见,其电源电压在1~1.8 V之间,基准电路都能很稳定的输出约600 mV的电压基准值。
4 结束语
本文给出了一个低电压供电时的带隙基准电压源电路的设计方法。该电路通过对传统带隙基准电路的改进,使输出基准电压在600 mV仍然能满足零温度系数。本设计基于TSMC 0.13 μmC-MOS工艺。通过仿真,结果显示:该电路在-30~100℃范围内的温度系数为12×10-6℃,低频下的PSRR约为-81 dB。在供电为1~1.8 V范围内,电路能够工作正常,输出电压约600 mV。