沈阳化工大学 王 健 石运栋

目前，随着便携式产品对低压低功耗要求的不断苛刻，如何研究集成电备，如笔记本电脑、手机、PDA、移动电源等等，也对带隙基准电路提出了相应新的需求。本文带隙基准电路包括带隙核心电路，电流偏置电路以及运算放大器，其电流偏置电路所有的MOS管工作状态都处在亚阈值区域。通过设计纳安级偏置电流电路，使其降低所产生的功耗，而且使得整体电路能在1.2V的低电压下正常工作。此外，采用了米勒补偿电路有效改善了电路的温漂系数。本文电路采用SMIC 0.18μm工艺模型，通过仿真结果显示，在1.2V的工作电源电压、环境温度-20～100℃下，实现了带隙基准电压为600mV，温漂系数仅为1.237ppm/°C，在低频100Hz时电源抑制比达到-88.5dB，其产生的功耗仅为67.72uW。

1 带隙基准电路工作原理

在传统的带隙基准电路设计中，其一般输出电压Vref会稳定在1.2V上下浮动，而其所用电路产生的Vref是通过两个正负电压相抵消来具体实现的。在保证MOS管正常工作的状态下，将所产生的正负温度系数进行合适的比例相加，就得到了一个与温度不相关的输出电压。

1.1 CTAT电压的产生

通过对双极性晶体管的研究，得到：

VBE对T取导数，最后可得：

1.2 PTAT电压的产生

由两个不同发射区面积组成双极晶体单元产生的PTAT电压电路，两晶体管参数相同，产生与温度无关的电压差。

这样就得到了一个正的温度系数电压。由上式可以得出，所产生的正温度系数与单个双级管没有关系，与这两个双级管产生的压差有关系。……