一款新颖的带隙基准电压源设计

电压基准是芯片设计中一个至关重要的组成单元，它直接影响着整个电子产品的性能。高精度是当今集成电路发展的特点之一，随着集成电路以摩尔定律的发展，人们对电路指标的要求也日趋提高。因此，高精度、高性能的基准源对于集成电路芯片是必不可少的。本文设计了一款高性能的基准电路，具有较小的温度系数，同时在2．3～6．5V的电源电压范围内具有较低的功耗和较高的电源电压抑制特性，适用于各类对精度要求较高且功耗低的集成电路芯片。

1 基准工作的基本原理
图1为典型的与温度无关的带隙基准电路架构图。它的原理就是利用三极管基极-发射极电压△VBE的负温度系数和两个三极管基极-发射极电压差值△VBE的正温度系数相抵消来产生零温度系数的基准电压。如图1所示，图中Mp1、Mp2为LDMOS管，VDD的大部分压降均落在Mp1、Mp2上，因此该电路可以承受较高的电源电压。若忽略三极管的基极电流，则有

由式(1)～式(6)式可以得到

其中，N=IS1／IS2为QN1和QN2的发射极面积之比。VBE2的温度系数为-1．5 mV／℃，VT的温度系数为+0．086 mV／℃，所以选择适当的N值和R2／R1的比值，就可以得到零温度系数的输出电压。另外，调节R4和R5的比值，可以得到期望的基准电压，且不会改变已调整好的零温度系数特性。

2 新颖的带隙基准电路
如图2即为所提出的基准电压电路。该电路由偏置、运算放大器、基准核心和基准启动4个部分构成。核心电路的原理如前文所述，下面对运放、启动作具体阐述。