如何设计高精度电压基准源具有重要意义（1-4）

作者单位：

1. 中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡。

概括：

基于TSMC 0.18 µm标准CMOS工艺，提出了一种新型无电阻低温漂电压基准源。 利用CMOS阈值电压(Vth)和与温度成比例的电压(VPTAT)作为基本线性温度单元的加权和，消除了电压基准源输出中残留的非线性温度分量，得到了高精度最终得到参考电压。 输出。 CMOS阈值电压由无电阻结构产生，VPTAT与CMOS阈值电压的生成和的加权和由非对称差分运算放大器完成。 实际测量结果证明，在-55℃~125℃温度范围内，电压基准源输出为1.23V，温度系数为4.5ppm/℃。 在不使用滤波电容的情况下，参考电源抑制比可达-93 dB。

介绍：

电压基准源作为基本单元模块，广泛应用于数据传输、随机存取存储器、射频电路等电子系统中。 高精度电压基准源应具有与工艺无关的低温和低电源电压灵敏度。 其输出电压精度将限制系统的性能上限，因此研究如何设计高精度电压基准源具有重要意义[1-4]。

传统的电压基准源是根据三极管的带隙电压来设计的，并采用一阶补偿方案。 输出是三极管基极和发射极之间的电压差（VBE）和热电压（VT）的加权和。 由于VBE的展开中存在温度的非线性高阶分量，传统电压基准源需要采用高阶曲率补偿方案来提高输出精度。 为了解决一阶补偿固有缺陷导致参考输出电压精度有限的问题，业界提出了电阻温度系数补偿、亚阈值面积MOS补偿、指数电流补偿等高阶温度补偿方案。分段线性曲率补偿。 然而，综合考虑功耗、面积、噪声、模型精度、良率和工艺兼容性等问题，上述解决方案的应用场景受到限制[5-7]。