带隙基准电压源设计：一种低温漂、输出可调方案

"该文介绍了一种低温漂输出可调的带隙基准电压源设计，应用于A/D和D/A转换器、数据采集系统等需要高精度基准电压的领域。设计结合了电流反馈、温度补偿技术和启动电路，以提高稳定性和精度，并在0.25μm CMOS工艺下进行了仿真验证。" 带隙基准电压源是电子电路中的关键元件，尤其对于高精度的数字信号处理系统至关重要。其主要功能是提供一个几乎不受环境温度影响的稳定电压参考，确保系统的整体性能。电压基准源有多种实现方式，包括基于VBE的电压基准、齐纳二极管基准和带隙基准。带隙基准由于其低温度系数、高电源抑制比和低基准电压的优势，成为许多应用的首选。 本文设计的带隙基准电压源基于传统的带隙原理，但通过引入电流反馈机制和一级温度补偿技术，提升了输出电压的精度和稳定性。电流反馈允许对输出电压进行精确控制，而温度补偿则抵消了因温度变化导致的电压漂移。此外，启动电路的添加确保了电路能够快速、可靠地进入工作状态。 带隙基准电压源的工作原理依赖于PN结的伏安特性。当温度上升时，二极管的正向偏压会降低，其温度系数约为-1.9mV/℃至-2.5mV/℃。通过巧妙地设计电路，使得热电压VT（由基本物理常数k0、温度T和电荷q决定）与PN结电压VBE的组合，可以实现零温度系数的输出电压Vref。在室温下，通过调整常数k，可以使得Vref的温度系数接近于零，从而实现低温漂。 传统的带隙基准电压源通常包含多个电流源和比较器，以产生一个与绝对温度成比例的电压，然后通过反馈机制进行温度补偿。图2(b)所示的传统CMOS带隙电压基准结构，展示了这种补偿过程的基本概念。 本文所提出的新型设计在SMIC的0.25μm互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺下进行了模拟和仿真，这一工艺选择有助于实现更小的芯片尺寸和更低的功耗，同时保持良好的性能。通过这样的优化设计，可以满足现代电子设备对高精度、低功耗和小型化的需求。 这个设计为电源技术提供了一种创新的解决方案，它在保证高精度的同时，实现了输出电压的可调性，增强了基准电压源在各种应用场景下的适应性。这种技术的发展对于提升数据采集系统、转换器以及其他精密电子设备的性能具有重要意义。