低温漂高PSRR新型带隙基准电压源的研制

利用带隙电压基准的基本原理,结合自偏置共源共栅电流镜以及适当的启动电路,设计了一种新型基准电压源。获得了一个低温度系数、高电源抑制比的电压基准。通过对输出端添加运算放大器,把带隙基准电路产生的1.2 V电压提高到3.5 V,提高了芯片性能。用Cadence软件和CSMC的0.5μm CMOS工艺进行了仿真,结果表明,当温度在-20～+120℃,温度系数为9.3×10-6/℃,直流时的电源抑制比为-82 dB。该基准电压源能够满足开关电源管理芯片的使用要求,并取得了较好的效果。

低温漂高PSRR的二阶补偿带隙基准源设计

设计了一种线性补偿低温漂高电源抑制比带隙基准电压源电路。带隙基准核心电路采用三支路共源共栅电流镜结构,提高电路电源抑制比。补偿电路采用分段补偿原理,在低温阶段,加入一段负温度系数电流,在高温阶段,加入一段正温度系数电流,通过补偿,使带隙基准输出电压的精确度大大提高,达到降低温度系数的目的;同时电流镜采用共源共栅结构,不仅提高电路的电源抑制比,而且可以抑制负载对镜像晶体管电压的影响。基于0.5μm CMOS工艺,使用Cadence Spectre对电路仿真,结果表明,在-50^+125℃温度范围内,基准输出电压的温度系数为2.62×10^(-6)/℃,低频时的电源抑制比(PSRR)高达88 d B。

一种高电源抑制比快速启动的带隙基准的设计

文章采用5 V、0.35μm CMOS工艺,设计一种适用于低噪声高速系统的带隙基准电压源电路。为了保证电路具有较高的电源抑制比(power supply rejection ratio,PSRR),设计一种抑制电源电压波动的负反馈回路,并且在电路中采用具有较高增益的两级放大器结构。针对某些系统快速启动的需求,设计快速启动电路,当电源上电时启动电路直接作用于基准电压,加速带隙基准电路的启动,在电路正常启动后通过开关管使启动电路停止工作。仿真结果表明,温度在-40~125℃范围内,带隙基准的温漂系数为13.05×10^(-6)℃^(-1);低频时PSRR为100.6 dB;线性调整率(line regulation,LNR)为0.024 mV/V;启动时间为4μs。

一种无片外电容高电源抑制比LDO设计

低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路要求低输入输出压差和高电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)。本文采用前馈纹波消除电路和负电容电路实现了在低输入输出压差(≤0.2 V)条件下分别对无片外电容高电源抑制比LDO的10 KHz以下频段和1 MHz频带内的电源噪声抑制能力进行提升。此外,提出的方案还通过调整第二级误差放大器的增益,实现了级间电源噪声制约,进一步提升了电源抑制比。本文基于SMIC 55 nm工艺对提出的LDO电路进行了设计与仿真。结果表明,设计的LDO在1.8 V输入电压下可以获得稳定的1.6 V输出电压,输入输出压差≤0.2 V,在1MHz以下频段内PSRR均大于75 dB,10~100 KHz频段的积分噪声为15μV_(RMS)。此外,该LDO还实现1.43 mV/V线性调整率,负载调整率为10μV/mA,总体电路消耗静态电流为76μA。

用于无源RFID标签的拓展PSRR带宽无片外电容LDO

经过调制的射频信号整流后会为无源射频识别（RFID）标签引入数万到几十万赫兹的电源纹波。为了抑制这种电源纹波,设计了一款1 MHz带宽内高电源电压抑制比（PSRR）、超低功耗、无片外电容低压差线性稳压器（LDO）。利用超级源跟随器结构改变传统LDO环路的极点分布,将输出极点作为环路主极点,将低频PSRR带宽有效拓展到1 MHz。利用动态偏置技术和双零点补偿结构保证环路稳定性。该LDO采用TSMC 0.18μm CMOS工艺实现,芯片面积约0.017 mm^2。测试结果表明：LDO在1 MHz频率范围内的PSRR小于-46 dB,轻负载下的PSRR可达-57 dB;电路消耗0.33-3.4μA的静态电流;在工作电压为1.1-3 V时输入电压调整率为4.6 mV/V;在负载电流为0-25μA时负载调整率为0.3 mV/μA;该LDO仅采用35 pF片上电容。

宽负载范围的高PSRR线性电源研究

研究分析了线性稳压电源中电源对稳压输出的噪声影响途径,提出了一种与负载无关的高PSRR线性稳压器电路。为减小电源噪声对LDO模块电路的影响,基于带隙基准源内部的自建电压实现高压和低噪声隔离,抑制了传统结构带来的功耗、面积和噪声问题。基于0.18μm、40 V高压BCD工艺进行了具体电路设计与芯片实现,经过全面验证,在电源电压为4.5 V到32 V,输出电容为2.2μF,最大负载电流为200 mA的条件下,LDO可提供3.3 V的稳定电压源,空载时PSRR可达到80.5 dB,负载为200 mA下PSRR仍然高达80.23 dB;变化率仅为0.001 dB/mA,实现了与负载无关的高PSRR线性稳压器设计。

高PSRR超低噪声的LDO设计

便携式医疗电子设备在信号传输中易受到噪声干扰,为了抑制交流纹波对微小信号的影响,设计了一种高电源抑制比(power supply rejection ratio,PSRR)、超低噪声的低压差线性稳压器(low-dropout regulator,LDO)。利用电流缓冲和动态零极点追踪补偿技术来实现环路的稳定,同时也扩展了环路的单位增益带宽,提高了高频下的PSRR。稳压器采用两级结构,通过预稳压调制级加低通滤波器结构来实现低压差线性稳压器的超低噪声,且低通滤波器的截止频率有利于低频下PSRR的提高。基于5 V-0.35μm CMOS工艺设计,采用cadence仿真软件进行仿真验证。仿真结果表明,在100 kHz、10 kHz、1 kHz、100 Hz频率下,PSRR分别可达到-66、-85、-96和-97 dB。在不同的负载下,输出噪声在10 Hz~100 kHz频段不超过10μVrms,重载(250 mA)时的输出噪声最低可达到7.5μVrms,可用于便携式医疗电子设备。

一种快速瞬态响应的LDO设计

针对传统低压差线性稳压器(LDO)的瞬态响应差、电源抑制比(PSRR)低、片外电容大等问题,提出了一种由采样运算放大器和补偿运算放大器构成的新型摆率增强电路,改善了LDO的瞬态响应能力,实现了无片外电容设计。电路基于BCD-120 V CMOS工艺完成了建模。仿真结果显示,负载电流为50 mA时,10、103和104Hz下的PSRR分别为108、96和80 dB;负载调整率为0.002 95 V·A^(-1);典型TT工艺角25℃/5 V条件下,1μs内负载电流从100μA跳变到500 mA,输出端上冲电压为19.16 mV,响应时间为0.4μs,下冲电压为56.41 mV,响应时间为0.2μs。

车规级LIN总线中55V摆率增强型LDO

针对传统车载芯片中高压型低压差线性稳压器(LDO)的负载电流小、电源抑制比低、瞬态响应差等问题,提出了一种增强型高压LDO,通过一种新型高压预调制电路,提高了高压LDO的电源抑制比;通过一种新型摆率增强电路,改善了高压LDO的瞬态响应。电路基于BCD-120 V CMOS工艺完成建模,仿真结果显示,电压可调范围为5.5~55 V,输出5 V;负载电流为800 mA;低频电源抑制比为96 dB;1μs内负载电流从1 mA跳变到800 mA时,输出端最大上冲电压为26.6 mV,响应时间为8μs;下冲电压为45.4 mV,响应时间为7μs,满足车规级局域互联网(LIN)总线中高压LDO的性能要求。

一种低噪声高电源抑制比的带隙基准源

基于0.18μm CMOS工艺设计了一种低噪声、高电源电压抑制比(PSRR)的新型带隙基准源(BGR)。使用低噪声的垂直双极结型晶体管取代MOS晶体管作为运算放大器输入,削减了低频闪烁噪声;通过引入三输入的运算放大器将电源扰动传递到电流管的栅极,极大程度地降低了电源纹波对输出基准电压的干扰;并通过RC低通滤波器进一步改善噪声和PSRR性能;利用修调电路修调工艺偏差,实现了良好的温度特性。实测结果表明,该BGR的PSRR在57.7 Hz下为-108 d B,与仿真结果基本一致(-102.3 d B@50 Hz);输出电压噪声在10 Hz时为42.20 n V/√Hz,通过新提出的测试方法在0.1~1 k Hz测得总噪声电压有效值低于0.503 5μV;在-40~125℃,基准电压温度系数可以修调至20×10^(-6)/℃以下,最小值仅14.09×10^(-6)/℃;BGR面积为254.1μm×370.0μm,功耗约为8.6μA@3 V。

一种低温漂高电源电压抑制比带隙基准电压源设计

通过将具有高阶温度项的MOS管亚阈值区漏电流转换为电压,并与一阶温度补偿电压进行加权叠加,实现二阶温度补偿.采用高增益的运放和负反馈回路提高电源抑制能力,设计一种低温漂高电源电压抑制比带隙基准电压源.基于0.18μm CMOS工艺,完成电路设计与仿真、版图设计与后仿真.结果表明,在1.8 V的电源电压下,电路输出电压为1.22 V;在温度变化为-40~110℃时,温度系数为3.3 ppm/℃;低频电源电压抑制比为-96 dB@100 Hz;静态电流仅为33μA.

一种低电压的CMOS带隙基准源

设计了一种用于集成电路内部的带隙基准源,采用了1.0V/0.18μmCMOS工艺。该电路利用电阻分压和高阶温度补偿,达到降低温度率数的目的,并具有好的电源抑制比。SPICE仿真结果表明,在0°C～100°C范围内度可达到18ppm/°C,其电源抑制比可达到62dB。

一种改进的非线性匹配高阶补偿基准源的设计

设计了一个改进的非线性匹配高阶补偿带隙基准源电路。该电路是在原非线性匹配二阶补偿的基础上,根据实际设计中遇到的问题改善了高温时基准的输出。本电路在一阶补偿和非线性二阶补偿后,对高温时基准输出作了三阶补偿,很大程度上增大了基准的工作温度范围。电路是采用CSMC 0.5μm标准CMOS工艺,仿真结果表明:在5 V的电压下,基准输出为1.001 56 V,温度在-50℃~150℃变化时,基准变化为0.5 mV,温漂小于3×10-6/℃,当电源从4 V^6 V变化时,基准变化为2 mV。低频时电源电压抑制比PSRR(Power Supply Rejection Ratio)为-85 dB,整个电路的功耗小于55μW。

一种高精度自偏置共源共栅的CMOS带隙基准源

介绍了一种高精度的CMOS带隙参考电路(BGR),它采用自偏置共源共栅电流镜,不需要运放.通过在传统共源共栅结构中加入一简单的反馈晶体管和几个电阻,分别构成了电源抑制和曲率补偿电路.用Spectre工具和0.35μm CMOS模型进行了仿真,结果表明电源抑制和温度特性均得到明显改善.直流时的电源抑制比(PSRR)为93dB,-40^+125℃温度范围内的温度系数为7ppm/℃.

一种带有二阶温度补偿的带隙基准电压源

设计了一种带有二阶温度补偿的高精度带隙基准电压源电路。相比传统带隙基准电路,所设计的电路不仅进行了一阶温度补偿,在高温阶段增加了与一阶温度补偿基准电压的温度系数呈负相关的曲率补偿电流,通过电阻将补偿电压叠加到经过一阶补偿的基准电压上,以二阶温度补偿的方式改善了基准电压在高温时的温度特性,降低温度系数,最终输出较低温漂的基准电压。基于0. 5μm BCD工艺进行电路设计,利用Cadence工具进行仿真验证,最终流片,芯片面积为0. 9 mm×0. 9 mm。测试结果表明,在-40~150℃内,基准电压的温度系数为3. 9×10-6/℃;低频时电源抑制比为-76. 8 dB。

一种两级CMOS运算放大器电源抑制比提高技术(英文)

在解释了传统基本两级CMOS运算放大器低电源抑制比(PSRR)原因的基础上,提出了一种简单电路技术来提高传统基本两级CMOS运算放大器中频PSRR。该方法原理是通过改变偏置结构产生一个额外的信号支路在输出端跟随电源增益,这样在输出端可以得到近似为零的电源纹波增益,从而能提高运放的PSRR。采用0.35μm标准CMOS工艺库,在Cadence环境下仿真结果显示,改进的运算放大器的PSRR在中频范围内比传统运算放大器可提高20dB以上。

一种新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器

介绍了一种用于环境温度监测的新型高精度宽电压范围的CMOS温度传感器,采用0.13μm标准CMOS工艺的厚氧器件实现,芯片面积为37μm×41μm。该温度传感器在-20～60°C的温度范围内,采用两点校正方法之后,温度误差为-0.2°C/0.5°C。该温度传感器可以在1.8～3.6V的电源电压范围内安全可靠地工作,并且具有较高的电源抑制比。测试结果表明,其输出电压斜率为3.9mV/°C,1.8V下功耗为1.3μW。

基于BiC MOS的高精度LDO线性稳压电路

设计了一种基于0．8μm。双阱BiCMOS高压工艺的高精度LDO线性稳压电路．电路采用四管单元带隙基准作温度补偿，多级误差放大反馈结构稳定输出电压，其中直接将带隙基准电路作为误差放大电路的一部分，从而在不增加电路复杂性的基础上，使整个误差放大电路经过多级放大，增益得到大幅提高．Hspice仿真结果表明：电路在较宽的频率范围内，电源抑制比约为85dB；在温度由-20～80℃变化时，其温度系数约为±35×10^-6／℃；电源电压在4．5～28V之间变化时，最坏情况下其线性调整率为0．031mV／V；负载电流由0mA到满载2mA变化时，其负载调整率仅为0．01mV／mA．

1.5×10^(-6)/℃高阶参考电压曲率补偿电路

针对带隙参考电压基准温漂问题设计了一款高阶补偿电路,并采用0.5μm BCD工艺进行了验证。电路采用零温度系数(TC)电流实现一阶补偿,同时采用具有正温度系数(PTC)的双极型晶体管(BJT)实现了高阶补偿。采用HSPICE软件进行了仿真,结果表明,所设计的电路参考电压正常值为1.8 V。另外,设计的电路具有1.5×10-6/℃的温度系数,在低频上具有55 d B电源抑制比(PSRR),从1.8~5 V具有0.4 m V/V的线性调整率,并得到20 f V2/Hz的输出噪声水平。提出的电路已应用在一款电源管理芯片中,且该电路可应用在多种便携式电子产品中。

新型高电源抑制比CMOS电流基准

为提高CMOS集成电路中电流基准的精度和稳定性，提出了一种结构简单，电源抑制比（PSRR）很高的电流基准结构——三支路电流基准．应用基尔霍夫定律（Kirchhoff’s current and voltage law，Kcl Kvl）和偏微分方程，对比分析了传统的电流基准、共源共栅电流基准以及三支路电流基准的小信号模型，求解出了这3种电路的电源抑制比公式．对比发现传统电流基准和共源共栅电流基准的节点电压正反馈限制了电流基准的性能，三支路结构由于节点电压成强负反馈，拥有更高的PSRR．三支路电流基准采用了一阶温度补偿方案，保证了温度稳定性．经CSMC0．5μm工艺仿真结果显示，三支路基准在输入电压1．5～5．0V的低频PSRR达-77．9dB，明显优于另外两种结构；在～20～120℃温度区间内输出电流稳定性达到了255×10^-6／℃，满足了大多数应用的要求．