带隙基准原理

集成电路版图设计西南科技大学集成电路版图设计主讲李斌E_mail:[e-mail]西南科技大学网络教育系列课程信息类专业课程集成电路版图设计西南科技大学带隙基准的基本原理与结构基准源广泛应用于各种模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成芯片中，其精度和稳定性直接决定整个系统的精度。在模／数转换器(ADC)、数／模转换器(DAC)、动态存储器(DRAM)等集成电路设计中，低温度系数、高电源抑制比(PSRR)的基准源设计十分关键。集成电路版图设计西南科技大学工作原理为了得到与温度无关的电压源，其基本思路是将具有负温度系数的电压与具有正温度系数的电压相加，它们的结果就能够去除温度的影响，实现接近0温度系数的工作电压（zeroTC）。1122REFVVV12120VVTT集成电路版图设计西南科技大学工作原理(一)、负温度系数的实现双极型晶体管的基极-发射极电压具有负温度系数。原理：集电极电流：exp(/)CSBETIIVV/0.026TVKTqVln(/)BETCSVVIIln()BETCTSSSVVIVITTIIT4exp()gmSEIbTkT其中温度求导其中可得b为比例系数,m为-1.51122REFVVV集成电路版图设计西南科技大学工作原理4exp()gmSEIbTkT342(4)exp()exp()gggmmSEEEIbmTbTTkTkTkT对其温度求导ln(/)BETCSVVIITTVkVTqT①②③ln()BETCTSSSVVIVITTIIT④(4)0gBETBEEVmVVqTT集成电路版图设计西南科技大学工作原理(二)、正温度系数的实现若两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下，那么它们的基极-发射极电压差值就与绝对温度成正比12lnlnln()BEBEBETTTSSVVVIIVVVnInIn可以由许多三极管并联来实现ln()BETVVnTT1122REFVVV集成电路版图设计西南科技大学基本结构（三）通过正温度系数和负温度系数的叠加可以消除整个电路的温度系数。利用放大器两个输入端的电压近似相等就可以很方便得将正负温度系数特性结合起来1122REFVVV122122()OUTBEBEBEXZVVVVVV证明集成电路版图设计西南科技大学由放大器输入端“虚断”可得：2232233()()OUTBEYZBEVVIRRVVVRRR22332233()()XZXYOUTBEBEBEVVVVVVRRRVVRRR122122()OUTBEBEBEXZVVVVVV集成电路版图设计西南科技大学12lnlnln()BEBEBETTTSSVVVIIVVVnInI2233ln()()TOUTBEVnVVRRR①②③2233()ln()OUTBETVVVRRnTTTR22322333()()XZBEOUTBEBEVVVVVRRVRRRR集成电路版图设计西南科技大学(4)-1.5m/gBETBEEVmVVqVKTT2233()ln()OUTBETVVVRRnTTTR0OUTVT令23(1)ln()17.2RnR为了得到零温度系数当VBE=0.75V，T=300K为了保证两个三极管对称，（n+1）应为奇数的平方，同时应先确定n，再确定R2与R3的比值。集成电路版图设计西南科技大学找到它们的对应关系