0.55V超低功耗CMOS Sub-BGR:28ppm/°C高精度与83nW设计

1 下载量 56 浏览量 更新于2024-08-26 收藏 2.62MB PDF 举报
本文档主要探讨了一项针对低电压自供电设备的创新设计——一款具有超低功耗曲率补偿的0.55伏特、28毫珀尔摄氏度(ppm/°C)、仅83纳瓦特(nW)的CMOS亚带隙基准电压参考电路(Sub-BGR)。在当今电子设备对能源效率日益增长的需求下,这项研究对于延长电池寿命、提升便携式设备性能具有重要意义。 设计的核心亮点是提出了一种新型的超低功耗曲率补偿电路,旨在优化温度系数(TC),使其在宽温范围内保持高精度。传统的电路设计往往受到温度变化的影响,而这种新电路通过减小温度变化对基准电压输出的影响,显著提高了电路的稳定性。 为了进一步降低功耗并减少开关活动对电路的干扰,如时钟馈通和充电注入,作者设计了一个时钟缩放电路。这个电路有效地降低了线路敏感性(LS),即电路对电源电压波动的响应,从而增强了电路的抗干扰能力。 该亚带隙基准电压参考电路采用的是0.18微米标准CMOS工艺进行实现,其总面积仅为0.061平方毫米,显示出极高的集成度。经过30个芯片的实际测量,当工作电压为0.55伏特,环境温度为27摄氏度时,平均功耗仅为83纳瓦特。在0.55到1伏特的供电电压范围内,温度系数仅为0.059%每伏特(V/°C),并且经过调整后,误差控制在±0.75%(3σ),表现出极高的精度和稳定性。 这项研究成果对于设计低功耗、高性能的微电子设备具有实际应用价值,特别是在物联网(IoT)设备、无线传感器网络(WSN)以及电池供电的移动设备中,能有效降低能耗,延长电池寿命,同时保证了电路在各种环境条件下的可靠性能。这是一项在电源管理领域具有创新性和实用性的研究。