設計與開發(fā)超低壓差線性穩(wěn)壓器的帶隙基準電路設計余華a，鄒雪城，陳朝陽15（華中科技大學a.電子與科學技術系，b.圖像識別與人工智能研究所，圖像處理與智能控制國家重點結構構成。p型襯底作為晶體管的集電極。

　　3基準電路設計實現(xiàn)所示為帶隙電壓基準電路原理圖，它包括電流源偏置、帶隙核心電路、PTAT電流產(chǎn)生、軟啟動電路和運算放大器。

　　3.1運算放大器差分輸入級，當電路平衡時，共源共柵電流鏡為其提供偏置電流IM1，M2具有相同的寬長比（41/20）；M3，M4構成運放的有源負載；M5與M6構成共源共柵電流鏡，為運放提供偏置電流；M25與M26構成第二級放大器，為運放提供了一個反饋電流，以維持電流常數(shù)以及不依賴于輸入電壓的變化。運算放大器的設計是非常關鍵的，運放的輸入失調電壓是導致基準電壓yREF絕對值漂移的不穩(wěn)定因數(shù)之一；差分輸入對管的尺寸不匹配以及閾值電壓不匹配，也會導致輸入失調電壓。另外也受到運放的開環(huán)增益影響。為了減小S，降低由電源電壓波動引起的影響，在設計中，盡可能改善運放的增益及PSRR，另外，盡可能使M4與M3，M25與M26匹配，以降低輸入失調電壓的影響。

　　3.2帶隙核心電路一對二極管連接的三極管構成帶隙核心，因為運放處于深度負反饋狀態(tài)，r=r，'兩端的電壓降為BE，M7與M8構成共源共柵電流鏡，為電路提供偏置電流，（31與Q2的發(fā)射極面積之比為8.偏置電路之間的電流關系設計為電路的靜態(tài)電流IQREFS 3.3偏置電路M5M13構成共源共柵電流鏡為基準電路提供偏置電流，它具有高輸出阻抗和較高的穩(wěn)定性，還可產(chǎn)生PTAT電流。M14作為共源共柵電流鏡的負載。是第一級與第二級放大器之間的補償電容，保證了穩(wěn)定性，同時它還是電路軟啟動電容。

　　3.4啟動電路該帶隙基準電路具有一個穩(wěn)定的零電流狀態(tài)，即具有一個簡并點，為此設計了一個具有自偏置功能的軟啟動電路。如所示，M15M24，組成了軟啟動電路，M17，M19和'構成峰值電流鏡為啟動電路提供偏置電流IB和啟動電流IC，M21和M22組成一個反相器。當輸出電壓VREF加在“非門”的輸入端時，其輸出反相后去控制M24的通斷，M24作為一個開關使用。

　　芯片剛上電時，vref保持為低電平，經(jīng)過非門變?yōu)楦唠娖剑琈24導通，通過電流I.為電容C：充電，直到上的電壓使M25和M26導通，基準模塊的電流偏置建立起來，從而使運放工作，基準電路開始啟動。當基準電壓達到一定值（一般為0.9V左右），啟動模塊被關閉，沒有電流從啟動模塊輸出，此時電容G作為頻率補償電容。經(jīng)過一段時間（30ws左右），這個閉合回路將達到穩(wěn)定，基準建立起來，比較終值為1.22V左右。

　　4仿真結果0.5wm2P3MCMOS工藝，米用Hpsice，考慮了輸入電源電壓變化、溫度變化及MOS管快慢模型組合的5Corner仿真。

　　所示為所設計的內部運算放大器的增益和相位裕度的仿真結果。

　　TEMP=-40，25和125C，輸入電壓3.0V下的啟動特性仿真曲線，可見電路啟動快速，啟動時間為20W s左右。

　　種輸入電壓下，基準電壓與溫度之間關系的仿真結果曲線。

　　輸入電壓/V基準電壓隨輸入電壓的變化曲線（下轉第548頁）TT，SS，F(xiàn)F三種模型下，基準電壓與輸入電壓之間關系的仿真結果曲線。在室溫下，基準電壓為1.22165V時，具有零溫度系數(shù)，當輸入電壓從2.56V改變時，基準電壓僅改變0.1mV，保證了基準電壓具有較高的精度。另外在其他兩種溫度下，電路也具有相當高的電壓精度。

　　l.OdB，輸入駐波比1.2：1，輸出駐波比1.2：1.是C波段放大器增益、輸入輸出駐波測試曲線，是噪聲測試曲線。

　　頻率/GHz C波段放大器噪聲測試曲線4結束語根據(jù)參數(shù)要求選取元器件，建立合適的電路拓撲結構，輸入器件的s參數(shù)及噪聲參數(shù)，通過微波設計軟件Ansoft，根據(jù)C波段放大器的電路性能要求進行優(yōu)化設計，并考慮電路板制作的容差和器件的離散性，合理選取電路板材料，采用鉛焊工藝，成功制作出56GHz功率增益大于32dB，輸入輸出駐波比1.2：1，噪聲系數(shù)1.0dB的放大器。