低压CMOS带隙基准电压源：设计与优化

"本文主要探讨了低压CMOS带隙基准电压源的设计，旨在解决传统带隙电压源在低压环境下的工作限制。通过采用电流反馈和一级温度补偿技术，设计出能在较低电压下工作的CMOS带隙基准源电路。文章详细介绍了设计原理，包括对传统带隙基准源的分析，提出了改进方案，并基于CSMC 0．5μm Double Poly Mix Process进行了电路仿真，得到了满意的结果。" 在低压CMOS带隙基准电压源设计中，传统的带隙基准源通常输出1.25V左右的电压，这在低压应用中成为限制。为解决这一问题，设计者采用了电流反馈技术，能够根据电源电压的变化调整电流，保持输出电压的稳定性。此外，一级温度补偿技术被用来抵消温度对基准电压的影响，确保电压源的温度系数接近于零，提高其精度。 传统的带隙基准源电路如图1所示，主要依赖于双极性晶体管的基极-发射极电压VBE（具有负温度系数）与热电压VT（正温度系数）的组合。通过适当的电阻分压和运算放大器的负反馈，可以实现温度独立的基准电压VREF。然而，这种设计在低压环境下受到共集电极寄生BJT和运算放大器共模输入电压的限制。 为克服这些限制，CMOS带隙电压基准源电路（如图2所示）引入了MOSFET，利用MOS管的镜像电流特性，实现了电流的精确控制和匹配。在这个电路中，M1和M2作为电流镜，确保I1和I2相等，从而保持VREF的稳定性。同时，通过调整Q1和Q2的发射极面积A1和A2，可以进一步优化电流的匹配和温度补偿效果。 在实际设计中，选择合适的工艺技术至关重要。CSMC 0．5μm Double Poly Mix Process被选为此次电路仿真的工艺平台，这种工艺允许在低阈值电压的MOS器件上工作，减少了工艺复杂性和成本，同时也满足了低压工作的需求。 通过电路仿真，设计者获得了理想的性能结果，证明了提出的低压CMOS带隙基准电压源设计的有效性和实用性。这种设计不仅降低了成本，还提高了在低电压条件下的工作效率和精度，对于电源调节器、A/D和D/A转换器等低压电子系统中的应用具有重要意义。