高电源抑制比低温漂带隙基准源电路设计

概述：
本文设计并实现了一种新的高PSRR、低TC带隙基准源。重点研究了带隙基准源电源抑制能力，尤其是高频PSRR，达到宽频带范围PSRR高性能指标。采用0.35 μm BiCMOS工艺进行仿真，结果表明，PSRR在1 Hz频率下达-108.5 dB，在15 MHz频率下达-58.9 dB；采用二次温漂补偿电路使得带隙基准源常温下输出参考电压1.183 V，在-40 ℃~95 ℃温度范围内，温漂系数低达1.5 ppm/℃。

带隙基准源是模拟集成电路及数模混合集成电路的重要组成部分。随着SoC工作频率的不断提高，芯片内部的一些高速数字电路及噪声敏感模拟(或射频)电路对 参考电压的高频抑制能力的要求越来越高。设计一款宽频带高电源抑制比PSRR(Power-Supply Rejection Radio)、低温漂TC(Temperature Coefficient)、受工艺偏差影响小的带隙基准源BGR(Bandgap)供内部电路使用是SoC电源管理系统的关键。

电源电压往往存在约10%的波动以及噪声干扰，BGR的作用是提供一个稳定的、受温漂影响小的参考电压，并且该电压对电源端的波动及噪声也有足够的抑制 能力。传统的BGR在高频段(100 kHz以上)的电源抑制能力较差，为此，通过对BGR电源抑制能力的影响路径仔细分析与优化，使得BGR输出参考电压与电源电压有效隔离，达到宽频带高电 源抑制比的性能要求。 在SoC应用中，电平转换、数据转换电路及其他射频电路对BGR提出了更低温漂系数的要求。因此，低温漂系数成为了大多数BGR相关论文研究最多的一个 性能指标，二次、三次甚至更高次温漂补偿电路层出不穷，具有代表性的包括指数补偿法[1]、线性补偿法[2]、不同材质电阻补偿法[3]等。本文提出一种 PTAT2（正温度系数）电流产生电路，对温漂进行二次补偿，电路结构简单，能够实现宽温度变化范围BGR更小的温漂系数。
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