CMOS带隙基准电压源的设计与仿真分析

"基于CMOS的带隙基准电压源的分析与设计 (2010年) - 辽宁大学学报自然科学版 - 张岱, 丛宁 - 本文研究CMOS带隙基准电压源的基本原理，并通过Spectre仿真给出结果。" 带隙基准电压源是一种关键的电子电路，它在模拟集成电路和混合集成电路中扮演着至关重要的角色。这种电路设计的目标是提供一个独立于电源电压、温度变化以及制造工艺的稳定电压参考。在电路系统中，基准电压源为其他模块提供高精度的电压参考，有时也能转化为电流基准，确保整个系统的偏置稳定。 CMOS（互补金属氧化物半导体）技术因其低功耗、高集成度和易于设计的特点，在20世纪90年代后成为数字产品的首选工艺。尽管双极型工艺的基准电压源在性能和精度上有优势，但CMOS工艺的成本效益和集成度优势使其在高性能模拟器件设计中受到重视。CMOS带隙基准电压源因此得到了广泛研究，被应用于电源管理、线性稳压器、数模转换器、模数转换器、射频电路等多个领域。 带隙基准电压源的核心电路通常包括两个部分：正温度系数电路和负温度系数电路。这两部分的设计旨在抵消彼此的温度效应，以达到接近零温度系数的稳定电压输出。如文中所述，该电路基于晶体管的基射结电压，利用这些电压的正负温度系数差异来实现温度补偿。图1所示的核心电路利用了深度负反馈原理，确保输出电压的稳定性。 在设计过程中，通常会采用运算放大器和源级跟随器等电路结构来优化性能。运算放大器提供高增益，增强反馈效果，而源级跟随器则能提供低输出阻抗，确保基准电压不受负载影响。通过Spectre等电路仿真工具，可以对设计进行验证，分析不同条件下的性能，如温度变化、电源电压波动等，以确保在实际应用中的稳定性。 张岱和丛宁在2010年的研究中，深入探讨了CMOS带隙基准电压源的基本原理，并使用Spectre进行了仿真。他们的工作不仅揭示了带隙基准电压源设计的关键点，还提供了实证的仿真结果，这对于理解和改进CMOS带隙基准电压源的设计具有重要意义。