带曲率补偿的带隙基准电流源的设计
摘 要：简单介绍了带隙基准源的基本原理，给出了一款基于widlar结构的带曲率补偿的带隙基准电压电流源的设计方法，通过采用tsmc_0.5 μm工艺库对电路进行仿真，在-40～150 ℃的温度范围内，其带隙基准的输出具有
12 ppm/℃的温度系数，电流基
准的输出具有42 ppm/℃。此外，文中还对曲率补偿电路的工作原理进行了分析，并且通过仿真波形对曲率补偿的工作机制进行了讨论。
关键词：widlar结构; 带隙基准; 电流基准; 曲率补偿 中图分类号：tn432 文献标识码：a 文章编号：2095-1302(2012)02-0064-04
band-gap current reference with curvature compensationdai yun, yang xing
(college of micro-electronics and solid-state electronics, university of electronic science and technology of china, chengdu 610054, china)
abstract： the principle of band-gap voltage reference is introduced. a design method of band-gap voltage reference and current reference with curvature compensation based on widlar′s structure is proposed. the circuit is simulated with tsmc_0.5 μm model, in the temperature extent of -40～150 ℃, the output temperature coefficient of the band-gap
voltage reference is 12 ppm/℃, the output temperature coefficient of the current voltage reference is 42 ppm/℃. the theory of curvature compensation circuit is analyzed and the working mechanism of curvature compensation circuit is discussed.
keywords： widlar structure; band-gap voltage reference; current reference; curvature compensation
0 引 言
当今被普遍采用的数模混合电路芯片中，偏置电路起到了非常重要的作用。随着芯片的工作，功耗产生的热量所导致芯片温度的变化是难以避免的［1］。所以，为芯片提供偏置的基准电路应具有良好的输出电压电流精度和稳定的温度特性。而在芯片的内部模块比如振荡器、延迟产生电路、运算放大器等电路中，往往需要一个几乎与温度无关的电流源来进行偏置，随之便产生了利用带隙基准电压来产生零温电流的电路结构。本文提出了一种利用带隙基准电压产生的与温度无关的基准电流源电路，带隙基准电压产生电路没有运算放大器，结构简单，且能对基准电流实现曲率补偿，使基准电流具有低的温度系数。 1 带隙基准电压源的原理
一个与温度无关的基准电压信号往往可以由一个具有负温度系数的电压信号和一个具有正温度系数的电压信号以适当的权重相加
得到［2］。对于温度系数相反的两个电压v1和v2，有：
启动电路的作用在于使带隙基准电路脱离简并点，让基准电路正常上电工作。如图1所示，mcc的逐渐上升，由于r使得m
2逐渐开启，r
4对c
1、m
3为二极管连接，随着v
2的v
gs逐渐变负，
4开
6的存在，m
2上的电流逐渐增大，此时，m1充电，为q
启，有电流流过m于2倍v
2的基极提供一个大
4被
be的电压。随着vcc的进一步升高，m
关断，之后启动电路将不会影响基准电路，完成启动过程。 图1中间部分为带隙基准电压产生电路，3并联n个。q面积相等，即i又qiq
4与qs4=i
r
3=r
4，且q
12组成电流镜结构，且它们的发射极s12，因此有is2=2ic3=i
c4=i
c12。
2并联两个，即ic2=2i
c4，i
s11，所以我们可以得到c4。
1的作用在于为带隙基准产生电路提供负反馈稳定回路［3］。
1将q
3的集电极电压箝位至一个v
be电压，
如图所示，q
负反馈回路使q
前面已经提到，
3的集电极电流与q4的集电极电流相等［4］。
vbe为一个负温度系数的电压，v
5与r
t为
一个正温度系数的电压，所以，通过设置r可以得到一个零温度系数的带隙基准电压v3=r
4=11r
5，
4的比例就
ref。本设计取r1.25 v。
3 带曲率补偿的电流源的原理与分析
带曲率补偿的带隙基准电流源的设计
