一種用于高速高精度ADC的電壓基準(zhǔn)源設(shè)計
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帶隙基準(zhǔn)電路的電源電壓抑制比可以表示為：PSRR=O(1-Add)／AVO，其中AV為運放的開環(huán)增益，Add為運放的輸出與電源電Ndd之比。因此，為了提高PSRR，可以采取三種措施：一是增加運放的開環(huán)增益Av；二是改進電路結(jié)構(gòu)使運放的Add趨近1；三是引入預(yù)校正技術(shù)，即通過一個反饋電路將電源電壓穩(wěn)定在Vreg，并由Vreg為基準(zhǔn)電路供電，以有效提高PSRR。
本文的電路結(jié)構(gòu)除采用共源共柵電流鏡技術(shù)外，所加入的電源抑制比提高電路還可使運放的Add趨近1，從而大大提高基準(zhǔn)源的電源抑制比。
電源抑制比提高電路的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，它主要由M15，M16構(gòu)成。作為M16負載的M為二極管接法，具有低輸出阻抗，可在提高環(huán)路增益的同時，把電源紋波引入到環(huán)路中。由于以PMOS作為輸入管的兩級密勒補償運放的PSR約為0，因此，Vg的PSR主要由PSR提高電路決定，具體表示為：
從上式可知，VG跟隨Vdd變化，使M23，M24的柵源電壓保持恒定，從而提高基準(zhǔn)電壓的PSR。
3 電路仿真
3.1 溫度系數(shù)的仿真
通過Hspice仿真軟件可對上述基準(zhǔn)源的整體電路進行溫度系數(shù)仿真，圖4所示是其溫度系數(shù)仿真曲線，由圖可以看出，二階曲率補償技術(shù)可有效降低基準(zhǔn)源的溫度，在-40℃～125℃的溫度范圍內(nèi)，其電壓基準(zhǔn)輸出變化為0.26 mV，溫度系數(shù)為2.13 ppm／℃，完全可滿足12位100 MspsADC的系統(tǒng)要求。
3.2 PSRR的仿真
對比加入電源抑制比提高電路前后的電壓基準(zhǔn)源電路的電源抑制比仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：沒有加入PSR提高電路的電壓基準(zhǔn)源的電源抑制比在低頻條件下可達到-72 dB，在100 kHz條件下為-62 dB；加入PSR提高電路后，電壓基準(zhǔn)源的電源抑制比達到-101dB，在100 kHz的條件下，仍然能夠達到-81 dB?？梢钥闯觯隤SR提高電路后，其PSR提高了29 dB。
4 結(jié)束語
本文對電壓基準(zhǔn)源引起的ADC系統(tǒng)的DNL誤差進行了建模分析，提出了一種采用二階曲率補償技術(shù)的電壓基準(zhǔn)源電路，該電路運用低噪聲兩級運放進行箝位，同時在采用共源共柵電流鏡技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了PSR提高電路。通過在基于TSMC 1.8 V 0.18 μm標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝條件下的仿真結(jié)果表明，該電路的溫度系數(shù)為2.13 ppm／℃，電源抑制比在低頻條件下可達到-101 dB，可以滿足12位100 Msps ADC的系統(tǒng)要求。
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