低压CMOS带隙基准电压源：低功耗设计与应用

本文主要探讨了电源技术中的一种关键元件——低压CMOS带隙基准电压源的设计。随着微电子技术的进步，对低功耗、低电压电路的需求日益增长，特别是在电池供电系统中，电源电压要求降至3V以下。传统的带隙基准电压源设计中，输出电压普遍固定在1.25V，这限制了在低电源电压环境下的应用。两个主要挑战是：一是如何在低电压下保持稳定的输出；二是共集电极的寄生BJT和运算放大器的共模输入电压问题，影响了PTAT电流环路的设计。 为解决这些问题，文章首先回顾了传统的带隙电压源原理，其中双极性晶体管（BJT）的基极-发射极电压（VBE）具有负温度系数，而热电压VT有正温度系数，这两者通过适当的组合可以形成稳定的基准电压。然而，传统设计在低电压条件下的实现面临困难。 本文创新性地提出了一个低成本且性能优越的低压CMOS带隙基准电压源设计。该电路采用了电流反馈和一级温度补偿技术，允许基准电压源在更低的电源电压下稳定工作。电路的详细设计包括分析了基本结构、电路原理图以及实际仿真过程，使用的是CSMC0.5μm DoublePolyMixProcess工艺进行验证。 作者通过理论分析和仿真结果，展示了新设计的低压带隙基准电压源在性能和成本效益方面的优势。这种新型电路不仅能够适应现代电子设备对低功耗、低电压的需求，而且还能有效克服传统设计中的局限，为电源管理、数据转换器等应用提供了更佳解决方案。整个设计过程不仅体现了对基础原理的深入理解，也展现了创新设计和实际应用的结合。