新型CMOS电压基准：VTH差异优化设计

"基于不同VTH值的新型CMOS电压基准设计，通过利用高电源抑制比的和式偏置电流源，结合NMOS和PMOS管的阈值电压VTHN和VTHP的不同温度系数，优化了电源抑制比，降低了基准电压的温度系数，提升了电路性能。这种新型设计解决了传统带隙基准电路与标准CMOS工艺不兼容的问题，并在模拟集成电路、混合信号集成电路和SoC中作为基本元件应用。" 在电子工程领域，电压基准是至关重要的组成部分，它提供了一个稳定的参考电压，对许多电路和系统的设计精度有直接影响。传统的高性能基准电路通常采用带隙基准，利用双极型晶体管（BJT）的特性来实现低温漂。然而，BJT管的使用会增加芯片面积，并可能与标准CMOS工艺不兼容。 基于这一问题，本文提出了一个创新的CMOS电压基准设计。这个设计巧妙地利用了CMOS场效应晶体管（MOSFET）的特性，特别是NMOS和PMOS管的阈值电压VTHN和VTHP。VTHN和VTHP在温度变化时具有相同的趋势但数值不同，这种差异可以用来抵消温度对基准电压的影响。同时，高电源抑制比的和式偏置电流源进一步增强了电源抑制比，降低了电路对电源电压波动的敏感性。 CMOS器件的阈值电压VTH与温度的关系遵循线性模型，而载流子迁移率μ则与温度呈非线性关系。这两个参数的变化会影响MOS管的漏电流ID，但可以通过精心设计的电路结构，利用它们的相反影响来稳定基准电压。具体来说，通过合理配置NMOS和PMOS管，使得VTH的下降与μ的减少互相补偿，从而实现温度系数的降低。 这种新型CMOS电压基准设计不仅优化了电源抑制比，还减少了由于载流子迁移率变化导致的性能不稳定。由于采用了与标准CMOS工艺兼容的方案，该设计更适用于现代集成电路，包括模拟、数字混合信号以及系统级芯片（SoC）。这种基于不同VTH值的新型CMOS电压基准是提升集成电路性能和实现更高效、更紧凑的设计的一种有效方法。