四川大学 陈 峰 王 志 林 鑫 苏 平

一种基于SOC低压低功耗带隙电压源

四川大学 陈 峰 王 志 林 鑫 苏 平

在模拟电路中，基准电压源为电路里其他模块提供精确、稳定的电压基准偏置或者由其转化而来的电流基准偏置，基准电压源的性能往往直接影响到整个系统的精度和性能，随着集成电路特征尺寸的不断缩小以及SOC在便携产品中应用的迅猛发展，SOC设计不可避免地朝着低压和低功耗的目标前进。本作品采用了自偏置结构，使用华润上华0.18um工艺，在-45℃-120℃温度范围内进行仿真，本作品温度系数为6.6ppm/℃，在1kHz带宽内电源抑制比为46dB，功耗极低，版图面积仅有0.0003。

带隙电压源；低压低功耗；温度系数；面积小；自偏置

一、实验原理

图1 带隙基准源电路图

电路原理图如图1所示，电路由一个三极管和三个self-cascode（SC）结构和电流镜构成。电流镜结构为三极管和SC提供电流，三极管的具有负温度系数，SC结构输出的电压是正温度系数。由三个SC结构的输出电压和M2栅源电压叠加而成，三极管的VBE以一定比例体现在M2栅源电压上，故M2栅源电压与温度负相关，而SC结构输出电压与温度正相关，通过调整三极管的参数和SC中MOSFET的参数完成温度补偿，获得基准电压VREF。

本电路主要改进的地方在于使用了两个pmos 组成的SC结构，同时，如图1所示，将两个“上”pmos的源级与其衬底（即n阱）连接，以抑制衬底调制效应，提高了精度和电源抑制比。

（一）PTAT电压的产生

本电路主要利用self-cascode 结构来产生具有正温度特性的电压分量。

MOS管在亚阈值区的漏电流公式：