一種低電壓帶隙基準電壓源的設計

2 低電源帶隙基準電壓源的工作原理
低電源電壓下的帶隙基準電壓源的核心思想與傳統(tǒng)結構的帶隙基準相同，也是借助工藝參數(shù)隨溫度變化的特性來產(chǎn)生正負兩種溫度系數(shù)的電壓，從而達到零溫度系數(shù)的目的。圖2所示是低電壓下帶隙基準電壓源的核心部分電路，包括基準電壓產(chǎn)生部分和啟動電路部分。

2．1 帶隙基準源電路
由于放大器的輸入端電平近似相等，故由電流鏡像原理可得到如下等式：

這樣，適當選擇R2/R1、R2/R3以及n的值，即可得到低電源電壓下的基準電平。
基于版圖的設計考慮，可選擇n為8，這樣可以更好地實現(xiàn)三極管的匹配，減小誤差。該電流源使用共源共刪結構，從而可以提高電流拷貝的精度以及減小電源電壓對Vref的影響，并在一定程度上有利于PSRR。
雖然CMOS工藝中的電阻絕對值會有偏差，但這里用到的是電阻的比值，所以要盡可能的做到比值的準確。具體方法是把R1、R2、R3都用單位電阻并聯(lián)串聯(lián)來表示。版圖設計時，應盡量把這些電阻放在一起，并在周圍加上dummy，以最大限度地減小工藝偏差對電阻比值的影響。
2．2 啟動電路
電路開啟前，可將Pup置為0，開關M1關斷，反相器輸入端為高電平，開關M2不開；當信號Pup置為1時，開關M1打開，反相器輸入端電壓被拉低，使開關M2開啟，P點電壓被拉低，帶隙基準電路部分開始工作，M3隨之開啟；此后由于M3開始工作，電阻Rstup上流過的電流把反相器輸入端電位抬高，超過反相器反向電壓時。輸出為低電位，開關M2關閉，啟動電路結束工作。M3與Rstup的選取是啟動電路值得注意的地方，M3鏡像而來的電流與Rstup的阻值乘積得到的電壓值必須在P點電壓穩(wěn)定前足以使反相器輸出低電壓，并使開關M2關斷。