一種用于高速高精度ADC的電壓基準(zhǔn)源設(shè)計(jì)
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
因流入Q3的電流也與溫度無關(guān)，故有：
由于流過R4和R5的電流INL正比與VNL，故可表示為：
設(shè)M1、M2、M3和M4管的寬長比一樣，所以，流過四個(gè)管子的電流相等且都等于：
從式(10)可以看出，式子的第三項(xiàng)用來消除VEB1的非線性，這樣，結(jié)合(6)式可得：
這樣，由(10)式可以得到輸出的基準(zhǔn)電壓源為：
2.2 低噪聲箝位運(yùn)放的設(shè)計(jì)
在基準(zhǔn)源中，箝位運(yùn)放的主要作用是通過電流負(fù)反饋使與輸入端連接的結(jié)點(diǎn)的電壓強(qiáng)制相等，并且與電源電壓無關(guān)?？捎眠\(yùn)放的輸出對(duì)電流源進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠?，使其流過的電流與輸入電壓無關(guān)，從而使R的電流為PTAT電流。實(shí)際的運(yùn)放通常會(huì)存在失調(diào)電壓、有限增益以及運(yùn)放噪聲，這些都會(huì)對(duì)基準(zhǔn)電壓源的性能造成影響，由于基準(zhǔn)電壓源一般工作在低頻條件下，因此，對(duì)運(yùn)放的頻率特性要求不高。
本文在設(shè)計(jì)低噪聲箝位運(yùn)放的過程中，重點(diǎn)考慮了以下幾個(gè)因素：
(1)由于運(yùn)放的兩個(gè)輸入端基本為固定電位，不需要考慮動(dòng)態(tài)范圍，因此，運(yùn)放的設(shè)計(jì)不考慮共模輸入范圍；為了保證電路適用于低電源電壓場合，cascode結(jié)構(gòu)不再適合，因此，本文選用普通兩級(jí)運(yùn)放的設(shè)計(jì)方式；
(2)選用PMOS作為運(yùn)放的輸入級(jí)。因?yàn)镻MOS的載流子與空穴的遷移率比NMOS的電子遷移率低2～5倍，故可以較大的減小1／f噪聲。同時(shí)由于1／噪聲與MOS管的面積成反比，因此，輸入管的面積需要做的很大；
(3)為了使1／f噪聲最小化，負(fù)載晶體管的柵長應(yīng)該比輸入管的柵長更長；
(4)減小箝位運(yùn)放的帶寬可以有效的減小熱噪聲的影響。
經(jīng)過仿真可以得到如圖2所示的低噪聲箝位運(yùn)放的頻率特性曲線，該曲線表明箝位運(yùn)放的開環(huán)增益為81dB，單位增益帶寬為139 MHz，相位裕度為61°，失調(diào)電壓為0.02 mV，可見該運(yùn)放能夠滿足系統(tǒng)要求。
評(píng)論