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一种基于LDO稳压器的带隙基准电压源设计
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更新于2023-05-04
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一种结构简单的基于LDO稳压器的带隙基准电压源,以BrokaW带隙基准电压源结构为基础来进行设计。采用Cadence的Spectre仿真工具对电路进行了完整模拟仿真,-20~125℃温度范围内,基准电压温度系数大约为17.4 ppm/℃,输出精度高于所要求的5‰;在1 Hz到10 kHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)为-46.8 dB。电路实现了良好的温度特性和高精度输出。 关键词:带隙基准;LDO稳压器;温度系数;电源抑制比;运算放大器 CMOS带隙基准电压源不但能够提供系统要求的基准电压或电流,而且具有功耗很小、高集成度和设计简便等优点,广泛应用于模拟集成电路和混
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一种基于一种基于LDO稳压器的带隙基准电压源设计稳压器的带隙基准电压源设计
一种结构简单的基于LDO稳压器的带隙基准电压源,以BrokaW带隙基准电压源结构为基础来进行设计。采用
Cadence的Spectre仿真工具对电路进行了完整模拟仿真,-20~125℃温度范围内,基准电压温度系数大约为
17.4 ppm/℃,输出精度高于所要求的5‰;在1 Hz到10 kHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)为-46.8 dB。电路
实现了良好的温度特性和高精度输出。 关键词:带隙基准;LDO稳压器;温度系数;电源抑制比;运算放大器
CMOS带隙基准电压源不但能够提供系统要求的基准电压或电流,而且具有功耗很小、高集成度和设计简便等
优点,广泛应用于模拟集成电路和混
一种结构简单的基于LDO稳压器的带隙基准电压源,以BrokaW带隙基准电压源结构为基础来进行设计。采用Cadence的
Spectre仿真工具对电路进行了完整模拟仿真,-20~125℃温度范围内,基准电压温度系数大约为17.4 ppm/℃,输出精度高
于所要求的5‰;在1 Hz到10 kHz频率范围内平均电源抑制比(PSRR)为-46.8 dB。电路实现了良好的温度特性和高精度输出。
关键词:关键词:带隙基准;LDO稳压器;温度系数;电源抑制比;运算放大器
CMOS带隙基准电压源不但能够提供系统要求的基准电压或电流,而且具有功耗很小、高集成度和设计简便等优点,广泛
应用于模拟集成电路和混合集成电路中。带隙基准电压源为LDO提供一个的参考电压,是LDO系统设计关键模块之一。
基准电压的精度直接影响输出电压的精度,因此高精度基准参考电压电路是LDO稳压器的的关键。
1 LDO稳压器工作原理稳压器工作原理
图1是一个典型LDO电路结构。该结构主要包括4个部分:误差放大器、电阻反馈网络、参考基准电压和调整管。当基准电
压源正常工作后,产生了一个精准的参考电压,输入到误差放大器的同相端。采样串联电阻对输出电压进行分压得到反馈电
压,并输入到误差比较器的反相端。误差放大器放大基准电压和反馈电压之间的差值,其输出直接驱动调整元件,通过改变调
整元件的导通情况来控制稳压器的输出电压。当反馈电压小于基准电压时,误差放大器的输出控制调整元件使其流过更大的电
流,输出电压上升。反之亦然。
由上图可知
Vout=(1+R3/R4)Vref (1)
2 带隙基准电压源的设计带隙基准电压源的设计
2.1 带隙基准的基本原理带隙基准的基本原理
产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关、具有确定温度特性的直流电压或电流。带隙基准源的原理就是使负温度系
数和正温度系数相互抵消来达到温度补偿的目的。其基本原理如图2所示:其中Vbe具有负温度系数,而VT具有正温度系数,
将Vbe和VT按一定比例系数求和,即可得到零温度系数的基准输出 Vref。
2.2 Brokaw结构的带隙基准结构的带隙基准
图3为一个非常简单的Brokaw结构带隙基准电压源。Q4与Q5的发射极面积之比为N比1。M2与M3构成电流镜结构,并且它
们的宽长比相同。这使得流过Q4与Q5集电极的电流相等,从而我们可以得到如下的关系:
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