低电压带隙基准电路设计：600mV零温漂解决方案

本文主要探讨了一种针对低电压环境的带隙基准电压源设计，这是在现代电路设计中特别是手持设备应用中越来越重要的节能技术。传统的带隙基准电压源依赖于两个晶体管的温度系数相抵消，以实现零温度系数的直流电压输出。然而，随着CMOS工艺尺寸的缩小，电源电压的降低使得这种传统结构不再适用于低电压工作环境。 在0.13微米的TSMC CMOS工艺下，低电压MOS管的供电电压通常只有1.2V左右，这促使设计者必须寻求新的解决方案。文章提出了一种改进的低电压带隙基准结构，它保持了传统带隙基准的基本原理，即利用工艺参数随温度变化的特性来抵消正负温度系数，以维持基准电压的稳定性。 设计的关键部分包括核心电路、运算放大器、偏置电路以及启动电路。通过精细调整电路参数，如选择适当的电阻比例R2/R1、R2/R3，以及优化三极管的放大系数n（例如，取n=8），设计者能够在低电压下保持基准电压的稳定输出，即使在600mV的供电水平下也能实现零温度系数，这对于电池续航能力有限的手持设备来说尤为重要。 作者使用Cadence Spectre对电路进行了仿真验证，确保了设计的理论效果能够在实际制造过程中得到体现。这种低功耗的带隙基准电压源设计不仅解决了电源电压下降带来的挑战，还顺应了现代电子设备追求低功耗、小型化的发展趋势，对于提升整个系统的能源效率具有重要意义。