2.2 温漂仿真
图5为不同工艺角下的温漂仿真。仿真结果表明,此电路可以达到ref-45 ppm、bg-7.5 ppm的低温漂。实际电路存在器件的不匹配和误差等,虽然达不到理论上的温漂,但通过仔细布版、修调带隙核心电路中Rc1、Rc2,可以达到较低的温漂。
2.3 PSR的仿真
图6为工艺角tt,vCC=8.5V,t=27℃时的PSR的仿真,此基准对电源干扰的抑制能力较强,4.75V输出电压在工作频率60 k左右时的PSR达到了-75.1 dB,能有效抑制由半桥产生的震荡;而且对来自数字部分的高频震荡也有较强的抑制能力。
表1为输出电压bg在不同工艺角下的PSR的仿真结果,本电路在不同工艺角下都能在高电源干扰的芯片中正常工作。
3 结论
本文通过结合LDO与Brokaw基准核心,设计出了高PSR的带隙基准,此带隙基准输出的1.186 V电压的低频PSR为-145 dB,最高PSR为-36 dB,温漂可以达到7.5 ppm,适用于电子镇流器芯片。本设计还优化了启动部分,使新的带隙基准可以在短时间内顺利启动。此电路根据需要还可以修改基准核心中的Rc3、Rc4,采用多段电阻分压方式,以输出多种参考电压,方便灵活定制芯片。
电子镇流器的供电方式为半桥输出接稳压管给芯片供电,其输出电压为高压正弦波(50~100 kHz),加之芯片内数字部分的干扰,这就给芯片的电源带来较大的干扰。因此对芯片内基准的中频PSR(Power Supply Rejection,电源抑制)有较大要求。本文从此角度在Brokaw带隙基准的基础上进行改进,采用LDO与基准的级联设计来增加其PSR。
1 电路结构
1.1 基准核心
目前的基准核心可以有多种实现方案:混合电阻,Buck voltage transfer cell,但是修调复杂,不宜工业化。本设计采用Brokaw基准核心,其较易实现高压基准输出,并且其温漂、PSR及启动特性均较好。本文采用的改进的Brokaw基准核心的结构如图1所示。
对此核心的分析:
三极管的输出电流公式:
其中I是三极管射极电流,Is与射极面积成正比,n为一常数,取1。这里,取VQC2:VQC1=8:1,因此Is2=8xIs1,又I1=I2,分别代入(1)并相除,整理得:
其中Vbe1是负温度系数,Vt是正温度系数,RC2与RC1是同类电阻,温度系数相抵消,选择合理的RC2/RC1,就可以得到一阶补偿为0的基准电压,可以很好的满足本芯片的要求。
在电流镜的选取上,采用威尔逊电流镜,精度高,不需外加偏置电路,因此电源抑制比较高。输出管采用mos管,对VQC5、VQC1支路电路影响小。通过增加MC1,使VQC2和VQC1的集电极电位相近,减小误差。
产生的Vref为4.75 V,在放大电压的同时,PSR、温漂均放大了4倍,即PSR升高了12 dB(在随后的仿真波形中可以看到)。