016V电源电压的CMOS 基准源设计及稳定性分析 - Journal of ....PDFVIP

第 27 卷 　第 8 期 半 　导 　体 　学 　报 Vol . 27 　No . 8 2006 年 8 月 C H IN ES E J O U RN AL O F S EM I CON D U C TO RS Aug . ,2006 06 V 电源电压的 CMOS 基准源设计及稳定性分析 王 　晗 　叶　青 ( 中国科学院微电子研究所 , 北京 　100029) μ 摘要 : 在 SM IC 0 18 m CM OS 工艺下实现了一种工作在 06～15V 下的基准源. 分别采用环路增益法和返回比 μ 法对其中的自偏置放大器和核心电路的环路特性进行了分析. 芯片输出的基准电压为 04V , 工作电流为 48 A , ( ) 2 在 - 40～120 ℃范围内温度系数小于 80p p m/ ℃,面积 不包括 PA D 为 0045m m . 关键词 : 基准源; 超低电压; 自偏置; 稳定性; 环路增益; 返回比 EEACC : 1205 ; 1290 中图分类号 : TN 402 　　　文献标识码 : A 　　　文章编号 : 02534 177 (2006) 1 　引言 2 　基准源电路的温度特性分析 基准源由于具有低温度系数的特性 , 因而被广 近几年陆续出现了几种工作在 1V 左右电源电 泛应用于模拟和数字电路中. 传统的带隙基准源利 压的基准源[ 5～10 ] ,其中用来产生负温度系数的电路 用与绝对温度成正比的电路来抵消双极晶体管基极 元件一般采用标准 CMO S 工艺中的寄生纵向p np - 发射极结的负温度特性 , 输出电压一般为硅的带 三极管. 本文给出的电路结构如图 1 所示 ,工作在弱 隙电压 125V 左右[ 1 ] . 随着深亚微米集成电路工艺 反型区的 nMO S 管 N M 1 ,N M2 代替了传统的p np 和手持移动设备产业的飞速发展 , 低电源电压和低 管 ,可极大降低电源电压的下限. 图 1 中基准源电路 功耗的模拟电路设计正成为研究的热点. 根据国际 的电源电压须满足 VDD V 1 ,2 + Vdsat ,PM 1 ,2 ,其中 V 1 ,2 ( 半导体工业协会 se mic on duct or i n dust r y ass oci a 为图 中 1 或 2 点处 的 电压 , 约 为 03 ～ 04V , t i on ,SI A ) 做出的预测 , 2007 年低功耗芯片的电源 Vdsat ,PM 1 ,2 为 p MO S 管 PM 1 和 PM2 的饱和压降 ,约 电压将低至 08V [ 2 ] . 这对基准源的设计是一个严峻 为 02V ,因此该电路结构的电源电压理论上最低可 的挑战,传统的带隙基准电路结构已不能满足要求. 至 06V . 近年来有研究指出[ 3 ] , 当漏电流保持不变时, 工 作在弱反型区的晶体管的栅源电压随着温度的升高 而在一定范围内近似线性降低. 基于该特性 , 带隙基 准源所采用的基