10位40MSPS高速模数转换器的精密基准电压源设计

本文主要探讨的是10位40MSPS模数转换器（ADC）中片内基准电压源的设计。在模拟集成电路中，基准电压源的稳定性至关重要，它必须在电源电压变化、工艺参数波动以及温度变化等条件下保持一致性，以确保模数转换的高精度。针对10位40MSPS ADC的需求，设计目标是实现一个小尺寸、高精度、具有优秀电源抑制和温度抑制性能的基准电压源。 基准电压源的设计包括两个关键部分：带隙基准电压源和两组不同电压的生成。带隙基准电压源是核心组件，它采用高精度设计，以在最小面积和低成本下实现高性能。电路结构分为带隙电压产生电路、启动电路和PTAT电路。启动电路通过M5、M6、M7和运算放大器来控制电路的开启和关闭，以保证稳定的工作状态。带隙电压产生电路则利用Q1、Q2等元件以及恒流源来确保基准电压的准确度，其设计遵循了基于理想运算放大器特性和PN结I/V特性的数学模型。 文章中提到，设计者根据ADC的10位分辨率要求，设定基准电压源的温度误差应小于1/1024，即976×10^-6，这显示了对基准电压稳定性极为严格的把控。通过设计两组基准电压RET（3.5V）和REB（1.5V），它们的差值作为ADC的比较电压，进一步提高了整个系统的精度和稳定性。 这篇文章深入剖析了如何在高速、高精度的模数转换器中实现一个关键的内部基准电压源，包括电路设计的细节和性能指标，这对于理解数字信号处理系统中的基准电压源设计技术具有很高的参考价值。