高精度BiCMOS电流模带隙基准电路设计与性能分析

本文主要探讨了一种创新的高精度BiCMOS电流模带隙基准电路的设计与实现。该电路旨在提供高稳定性、高电源抑制比和低工作电压，以满足现代模拟和数模混合集成电路设计中的需求。传统电流模基准电路通常依赖于运算放大器输入端的两个相等电阻来实现零温度系数输出电压，但存在第三简并态问题，这限制了其应用范围。 设计的关键在于采用电流模结构，通过精心挑选MOS管参数，如Q1和Q2的发射极面积比例，以及修调电阻Rs和Rt，来消除第三简并态，从而得到可调整的输出电压。电路的核心部分包含两个深度负反馈放大器（AMP1和AMP2），确保了节点间的电压平衡，同时通过M1-M7组成的电流路径，I1和I2具有相反的温度系数，它们的镜像和求和生成不受温度影响的基准电流。这种设计巧妙地利用了电流的特性，减少了温度漂移。 电路在3.3V电源电压下，能在-40℃至+125℃的宽温范围内稳定输出0.5V基准电压，表现出优良的温度补偿性能，温漂仅为15ppm。此外，低频时的电源抑制比高达-103dB，这意味着电路对于电源噪声的抑制非常有效，确保了信号的纯净度。 为了进一步提高精度，电路引入了外部修调电路，能够通过激光修调或数字电路精确控制输出基准电压，以补偿因薄膜电阻随机性带来的10%变化。这种设计不仅提升了基准源的准确性，还展示了作者在解决技术难题上的创新思维和实践能力。 总结来说，本文介绍了一种创新的高精度BiCMOS电流模带隙基准电路，它在保持高精度的同时，解决了传统电路的局限性，为模拟和数模混合集成电路设计提供了高性能的选择，对于电子设备的温度稳定性、电源噪声抑制和精度控制具有重要意义。