适用于宽电源电压幅度的高精度双极带隙基准电路

　　由式（8）可以看出，当温度降低时，此电路通过负反馈可以使得输出基准电压保持稳定。 同理，当温度升高时，此电路通过负反馈也能使得输出基准电压保持稳定。

　　设计该电路中运放输入差分对的两个晶体管发射结面积不对称，A10＝6A11，则反向饱和电流的关系为IBES10＝6IBES11。当IE10＝IE11时，电路处于平衡状态。C1、C2用于相位补偿。由晶体管的原理可知：

　　因此，为获得平衡状态，由以上条件可得：

　　由于基准源中的电阻网络与运放形成负反馈，运放的差分输入电压（V- -V+ ）由输出电压VREF的反馈网络决定。即平衡状态下，电阻R2两端的电压为VTLn6，故有：

　　比较（1）和（8）可知：

　　K=23.06，跟理论值非常接近，其偏差是由于计算时没有考虑电阻的非线性温度系数所致。

　　在实际电路中，为了提高基准电压的精确度，还对电阻R2和R3用调节脚进行调节。这样，即使实际工艺有一定偏差，也可以在一定范围内对基准电压进行调节。

　　仿真与分析

　　仿真结果

　　通过以上分析，初步确定此电路的器件尺寸，并给定电路的工作条件为：温度范围：--25°C~75°C；电源电压范围：4.5V~14.5V。

　　在TT-Model下采用HSpice仿真软件，基于Samsung BipolarP rocess BCH4仿真模型。对电源工作电压在10V范围内进行直流扫描，得基准电压曲线如图4所示。

　　图4 基准电压（VREF）电源抑制特性曲线

　　对温度在100°C范围内进行直流扫描，得基准电压曲线如图5所示。

　　图5 基准电压（VREF）的温度特性曲线

　　分析结论

　　带隙基准电压在温度、电源电压变化时的数据如表1所示。从以上的仿真结果与表1中的数据中可以得到以下结论：

　　表1 VREF随温度、电源电压变化数据表

　　1）此带隙基准电路输出电压温度系数为：

　　在实际电路中由于工艺及运放失调等因素的影响，温度系数实际值会增大一些。

　　2）此带隙基准电路工作在宽电源电压范围内，其电源抑制特性表现为：

　　直流电源抑制比：

　　为了说明本文所设计的双极带隙基准电路的特点，将其与国际上经典电路之主要指标进行比较，结果如表2所示，显然，具有明显的优势和工程应用价值。

　　表2 与国际上经典电路之比较结果

　　结束语

　　本文作者所设计的双极带隙基准电路，通过改变负反馈运算放大器的性能，从而使基准电压的温度系数达到了2.28×10-6 ppm/°C的高精度，并且在△V=10V宽电源电压幅度范围作用下，使其具有1.2mV/V的电源抑制特性和79dB的直流电源抑制比PSRR。基于以上性能优点，使得该基准电路可以广泛应用在温度变化范围大、工作电压幅度宽的Bipolar/BiCOMS型集成电路设计中。