低温漂CMOS带隙基准电压源设计及其稳定性分析

该研究论文深入探讨了一种低温漂的CMOS带隙基准电压源的设计。随着集成电路技术的快速发展，基准电压源在模拟电路、数模混合电路和系统集成芯片(SOC)中的稳定性与精度变得至关重要。带隙基准电路利用双极型晶体管的基极电压VBE（其温度系数负）和两个不同电流密度晶体管的基-发射极电压差VT（正温度系数）的性质，通过设计巧妙抵消了温度漂移，实现近似零温度系数的输出电压VREF。 研究的核心部分是电路设计，采用两个相同面积的NPN管Q1和Q2以及两个相同面积的PNP管Q3和Q4，通过调整它们的电流以实现线性叠加，抵消VBE的温度影响。在实际电路中，通过精确计算得出R3/R1的比例，确保在室温下输出参考电压的温度系数接近零。 论文还提到了带隙基准电压源的整体架构，包括启动电路、偏置电压提供、运算放大器以及核心的双极晶体管部分。启动电路用于初始化，偏置电压用于稳定工作条件，而运算放大器则用于信号处理，确保输出的准确度。 然而，论文指出运放失调对基准电压源的影响不容忽视。运放的失调，即输入失调电压Vos，不仅会导致输出电压误差，而且Vos本身随温度变化，这与理想运放相比引入额外的误差。为了减少这种影响，设计者需确保运放失调尽可能小，同时考虑到电源抑制比PSRR等因素。 该研究旨在通过优化设计策略，提高CMOS带隙基准电压源的稳定性，以适应现代电子系统对高精度和低温度漂移的需求。这对于保证整个系统的性能和可靠性具有重要意义。