一种低温度系数高阶补偿基准电压电路设计

摘要

基准电压对模拟系统的性能与精度有着至关重要的影响.一般的曲率补偿仅能消除与温度相关的二阶项，难以满足某些电路对高精度的要求.现有的电路存在温度系数较高的问题，亟须对更高阶进行补偿.本文提出了一种新的高阶曲率补偿方法，通过利用CMOS晶体管亚阈值特性设计，成功实现了一种低温度系数电压基准电路.该方法首先利用两个不同温度系数的电流流过相同的亚阈值区CMOS晶体管，产生两个具有不同温度特性的栅源电压.然后，通过对这两个不同温度特性的栅源电压进行相减，产生对数电压，并与一阶补偿电压进行加权叠加，从而实现高阶补偿.为了提高电源抑制比（PSRR），该电路采用了高增益负反馈回路，避免了传统电压基准电路中放大器的使用，进一步地降低了功耗.本设计基于0.18μm CMOS工艺，在Cadence软件下完成电路设计、版图设计与仿真验证.仿真结果显示，该电路正常工作电压范围为1.6～3 V，在2 V的工作电压下，基准电压输出295 mV，在-45～125℃范围内温度系数为1.26 ppm/℃，PSRR为51.1 dB@1 kHz，最大静态电流为8.9μA.结果表明，该基准电压电路能够满足高精度集成电路系统的需求.

关键词

低温度系数 / 亚阈值 / 电压基准 / 高阶曲率补偿

基金资助

国家自然科学基金资助项目（61873196）