基于CMOS工艺的基准电压源的设计与仿真_微电子学.rar

摘要:基准电压源是当代模拟集成电路以及数模混合电路极为重要的组成部分，它对高新模拟电子技术的应用与发展具有重要作用。带隙基准电压源由于具有低温度系数、高电源抑制比、低电压、低功率以及长期稳定性等优点，得到了广泛的应用。本文的目的是设计一个基于CMOS工艺的基准电压源并对其进行仿真。

　　　带隙基准电压源由于其输出电压与工艺无关、具有确定的温度特性，因此常常用它来作为某些电路系统或者其他功能模块的高精度电压提供源，同时它也是模拟集成电路和数字集成电路中的非常重要的一个模块。本文首先介绍了基准电压源的国内外发展现状以及趋势，然后详细介绍基准电压源电路的基本结构以及基本的原理，并介绍了运算放大器以及它的性能指标，给出了二级运算放大器的具体电路结构和带隙基准电压源的具体电路结构以及各个元器件参数推导过程。其次对仿真软件进行介绍，导入0.18µm模型文件运用Hspice进行仿真，最后讨论仿真结果。仿真包括了对VREF在-55℃到125℃范围内的变化曲线，运算放大器的增益曲线和相位曲线，带隙基准电压源的电源抑制比曲线以及电压调整率的仿真曲线，并给出仿真图形和网表文件。

关键词：电压基准源；运算放大器；CMOS；Hspice

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1国内外发展概况-1

1.2 课题研究的目的意义-2

1.3 本文的主要内容及工作-2

第2章 基准电压源的原理与电路结构-3

2.1 与电源无关的偏置-3

2.2 与温度无关的基准-4

2.2.1 负温度系数电压-5

2.2.2 正温度系数电压-6

2.2.3 带隙基准-6

2.2.4 集电极电流变化-7

2.2.5 与CMOS工艺的兼容性-8

2.2.6 曲率校正-8

2.3 PTAT电流的产生[7]-9

2.4 恒定Gm偏置-10

2.5 运算放大器-11

2.5.1 运算放大器增益-11

2.5.2 二级运放-12

2.5.3运放的失调和输出阻抗-12

2.5.4 反馈极性-14

2.5.5 速度与噪声-15

2.5.6电源抑制（PSRR）-15

第3章 基准电压源设计过程-17

3.1 运算放大器结构和参数确定-17

3.1.1 基本参数确定-17

3.1.2 运算放大器的参数确定-17

3.2 PTAT电流产生-19

3.3 VREF产生电路的参数确定-19

3.4 带隙基准电压源的具体电路结构-20

第4章 带隙基准电压源的模拟与仿真-21

4.1 仿真软件以及模型介绍-21

4.2 VREF在整个温度变化的仿真-21

4.3运算放大器的增益和相位-22

4.4 电源抑制比仿真-23

4.5 基准电压源VREF的电压调整率-24

第5章 仿真结果讨论-25

5.1 VREF在整个温度范围内变化讨论-25

5.2 运算放大器相位裕度-25

5.3 带隙基准电路的电源抑制比-25

5.4 基准电压源的电压调整率-25

第6章 结论与展望-27

6.1结论-27

6.2不足之处及未来展望-27

参考文献-28

致  谢-29

附录：网表文件-30