目前对基准源的研究可分为以下四类:
(1)具有低温度系数的基准源。
(2)具有高电源抑制比的基准源。
(3)低电压、低功耗的基准源。
(4)其他研究热点。
1。2基准源的发展前景及趋势
随着集成电路飞速发展,硅集成电路的工艺技术呈现以下几种:
(1)Bipolar工艺;
(2)CMOS工艺;
(3)BiCMOS工艺;
(4)BCD工艺。
Bipolar工艺发展的比较成熟,大多用在高速度和高驱动的电路设计,但它的缺点比较明显,功耗大且集成度较低。而基于MOS工艺发展而来的CMOS工艺,具有功耗小、抗干扰能力强并且集成度比较高的优点。随着社会发展,CMOS工艺逐渐成为大规模集成电路的主流工艺,设计者们不断的缩小器件尺寸,加快其工作速度,廉价的成本和系统高集成度使得人们更倾向用CMOS工艺来生产高性能的模拟器件。
近几年来,我国的研究人员在带隙基准源方面的不断重视,相关的论文发表及研究课题也逐步增加,他们提出了很多针对传统带隙基准源的电路改进理论与办法。虽然有些改进意见和方法还不够成熟,表现在不能同时满足低噪声,低功耗,高精度等要求,但总体的发展形势很好。所以对带隙基准电路的研究与设计对整个集成电路的发展也是必不可少的。
2带隙基准源的基本原理论文网
基准源的作用就是为其他电路提供高稳定的电压,所以,当外界温度发生大幅度的变化时,其本身输出的基准变化要求非常微小。为实现与温度无关的基准电压,设计原理为将实验中产生的正负温度系数相互抵消以达到零温度系数特征的基准。
如图所示,为带隙基准源电路的工作原理图(图2-1),从图中可以看出,双极型晶体管的发射结电压VBE具有负温度系数,VT具有正温度系数,将VT放大适当的倍数,利用两者补偿,可获得温度系数等于零的基准源电路,即为系统提供不受温度及电源电压影响的带隙基准电压源电路[2]。
图2-1带隙基准源电路的工作原理图
2。1带隙基准源温度系数的产生
2。1。1正温度系数产生的原理文献综述
双极型场效应晶体管可以产生正温度系数的热电压VT,又由于晶体管集电极电流IC与发射结电压VBE满足下式:
推得发射结电压表达式为: (2-2)
由公式2-2可知,正温度系数与发射结的电压VBE有一定的关系,以此将展开讨论。
如图2-2所示,左侧恒流源产生的电流大小为nI,且其等于左侧晶体管的集电极电流;右侧恒流源产生的电流大小为I,等于右侧晶体管的集电极电流。