新型电流基准源的设计与实现

通过比较几种典型的电流基准源在电路结构、温度特性等方面的优缺点,研究了双极/BiCMOS工艺的电流基准源设计技术。提出了新型的无需启动电路的PTAT(与绝对温度成正比)电流基准源的设计方法,并由此扩展到零温度系数电流基准源的设计技术。最后,用这种新型PTAT电流基准源和零温度系数的电流基准源分别实现了一种高性能精密运算放大器和模拟振荡器电路。

CMOS偏置电流基准源的两级温度补偿方法

提出了一种利用分支电流的正、负温度系数（TC）进行两级温度补偿的新型设计方法，并用标准CMOS工艺实现了一个20μA电流偏置基准源。其结构简单，各参数匹配要求较低，且具有多项参数的设计灵活性，详细探讨了两级温度补偿参数间的各种关系，并给出了相应的解析表达式。电路还包含自启动电路，可避免零电流工作状态的出现。经特许半导体公司0．35μm2P4M工艺流片，芯片测试结果表明，在0-120℃范围内，其温度系数达35.63ppm/℃。

一种新颖的高电源抑制比亚阈值MOSFET电流基准源

基于亚阈值MOSFET,提出了一种新颖的高电源抑制比(PSRR)电流基准源。基准电路充分利用工作在亚阈值区MOSFET的I-V跨导特性和改进的具有高负反馈环路增益预电压调制,为电流基准核电路提供电源。电路设计采用SMIC 0.18μm标准CMOS数字工艺技术。在1.5 V电源电压下,电路输出1.701μA的稳定电流,在-40℃到150℃温度范围内,具有非常低的温度系数(2.5×10-4μA/℃);并且,在宽泛的频率范围内,具有很好的电源噪声抑制能力。电源抑制比在dc频率为-126 dB,在高于1 MHz频率范围内,仍能保持-92 dB。基准电路在高于1.2V电源电压下可以稳定工作,并具有很好的CMOS工艺兼容性。

基于曲率补偿的电流基准源的设计

提出了一种利用分支电流的正负温度系数进行温度补偿的新型设计方法。在传统的电流温度补偿的基础上,通过增加一条分支电流对温度特性进行曲率补偿(二阶温度补偿),并且详细地分析了补偿原理。使用XFAB公司的0.6μm CMOS工艺模型进行仿真模拟,得到了较好的仿真结果:在-40℃～135℃温度范围内,其温度系数达到39.8ppm/℃。

一种新型的低温度系数基准电流源

针对目前集成电路中对高精度基准电流模块的高度需求,通过采用曲率补偿技术,设计了一种低温度系数(TC)的电流基准源;电路基于0.6um BiCMOS工艺,采用独特的设计方法,很好地利用了NPN、PNPBJT的温度特性;通过Hspice仿真和测试结果表明,在-45～85℃的温度范围内,该电路输出的基准电流温度系数为84.4ppm/℃。

一种低温漂低电源电压调整率的基准电流源

利用NMOS管在亚阈值区、线性区和饱和区不同的导电特性,产生正温度系数电流;多晶硅高阻与N阱电阻组成串联电阻,代替线性区的NMOS管,产生与正温度系数电流互补的负温度系数电流。采用自偏置共源共栅电流镜结构,提出一种无运算放大器和三极管的求和型CMOS基准电流源。基于Nuvoton 0.35μm CMOS工艺,完成设计与仿真。结果表明,在-40℃～100℃的温度范围内,电流变化为2.4nA,温度系数为7.49×10^（-6）/℃;在3.0～5.5V的电压范围内,电源电压线性调整率为3.096nA/V;在5V工作电压下,输出基准电流为2.301μA,电路功耗为0.08mW,低频时电源电压抑制比为-57.47dB。

一种用电流基准核作温度互补性补偿的基准电压源

为克服传统带隙基准源在温度性能上的缺陷,设计了一种低温度系数的带隙基准电路。该电路在传统电流模基准结构的基础上,引入一个工作在亚阈值区电流基准核产生的电流来达到高阶补偿的目的。在一阶补偿的基础上,补偿电流的进一步补偿,大大降低了基准输出的温度系数。电路设计采用0.18μm的CMOS工艺,利用Cadence软件的Spectre仿真工具对电路进行仿真,仿真结果表明,在2.7V电源电压下,基准输出电压为1.265V,温度在-40～125℃变化时,基准输出电压仅变化0.2mV,相比一阶补偿的变化(约为2.5mV),精度提升了10多倍;电源电压在1.8～3.5V变化时,基准输出电压变化4.5mV;在出色的温度性能下有良好的抗干忧性,满足了高性能基准源的要求。

基于曲率补偿的高精度基准电流源的设计

集成电路对基准电流源的精度和功耗要求越来越高．本文在求和型基准电流源的基础上通过一个简单易行的结构对基准电流进行高阶曲率补偿，然后再进行分段曲率补偿，得到一种高精度、低功耗、高电源抑制比的基准电流源．在TSMC_0．5um BCD工艺下，经Spectre仿真实验表明，在-45～150℃的温度范围内，电流变化仅为0．032uA，温度系数为25×10^-6／℃；在6V工作电压下，电源抑制比为142dB，电路的静态电流为115．4uA，功耗约为0．69mW．

高端基准电流源的设计

针对集成电路中需要多路不同基准电流的问题，设计了一种高性能的双极型基准电流源．分析了传统带隙基准源的基本原理，并对传统电流源的电路结构进行改进与优化，实现了温度补偿，大大降低了电路的温度系数，提高了电路的电源抑制比．在BL双极工艺模型下，采用HSPICE软件进行了仿真，结果表明，在一40—85℃温度范围内基准电流源的温度系数降至百万分之五每摄氏度，电源抑制比可以达到104dB，很好地实现了基准电流源低温度系数、高电源抑制比的性能．

一种低电压高精度CMOS基准电流源设计新技术

介绍一种新的在0.25μm混合模拟工艺电路中使用没有任何外围元件的基准电流源设计电路。该电路基于一个带隙电压基准源(BandgapReference,BGR)和一个类似β乘法器的CMOS电路。其中β乘法器中的电阻用NMOS晶体管代替以获得具有负温度系数的基准电流源;同时,BGR电压的正温度系数抵消了β乘法器中负温度系数。使用Bsim3v3模型实验的仿真结果说明-20℃到+100℃温度范围内基准电流源最大波动幅度小于1%,1.4～3V电压范围内片上所有电阻具有±30%的容差。

一种新型基准电流源电路设计

模拟电路工作在低电源电压下是集成电路小型化和低功耗要解决的首要难题,而基准电流源电路是模拟电路中最常用的模块。因此,低压基准电流源电路对集成电路低功耗设计具有重要意义。描述了一种在0.13μm、1.2 V CMOS工艺下实现的基准电流源电路,后仿真结果表明,电路能够在1.2 V电源电压下工作,功耗380μW,温漂值为15×10-6·℃-1。

一种基于求和型CMOS基准电流源的RC振荡器

基于HHNEC 0.35μm 5V CMOS工艺,提出一种自偏置共源共栅电流镜结构的改进新颖求和型CMOS基准电流源,产生一个低温漂基准电流作为充放电电流,设计了一款应用于温度传感器芯片的高精度RC振荡器,采用共质心结构和虚拟管匹配技术完成RC振荡器版图。仿真结果表明,在温度范围为-40℃~80℃,电源电压范围为4.5V^5.5V时,基准电流仅变化了3.62nA,温漂系数是11.09ppm/℃。RC振荡器输出中心频率为4.717MHz,占空比为50%,误差小于0.94%,功耗为0.25mW。

一种新颖的受工艺参数影响较小的基准电流源

针对传统电流源受工艺参数影响较大的问题，提出了一种利用电压差平方电路来解决这个问题的思路；设计了一种新颖的受工艺参数影响较小的基准电流源电路，该电路采用0．6μm的BiCMOS工艺设计，利用Hspice进行仿真验证；结果表明，该电路在典型边界条件下-40℃～85℃范围内输出基准电流温度系数为17ppm／℃，变化率约0．2％，在6种不同边界条件下输出基准电流变化约为±1．72％。

一种低电压低温漂的基准电流源

设计一种低电压低温漂的基准电流源。首先通过带隙基准电路得到一个基准电压VREF,对输出管进行温度补偿。电压VREF接到一个NMOS输出管的栅极上,调节VREF使得这个输出管工作在零温漂区。这时输出管的阈值电压和迁移率随温度的变化率相互补偿,从而产生一个与温度无关的基准电流IREF。电路采用CSMC 0.5μm DPTM CMOS工艺制造。通过流片验证,该电路输出管的零温漂点为(IZTC=215.4μA,VZTC=1.244 4 V),在-45^+125℃的范围内温度系数为8.1 ppm/℃,在2 V的电源电压下整个电路的功耗仅为0.45 mW。

一种高性能CMOS基准电流源的设计

采用温度补偿技术设计了一种高性能的CMOS基准电流源电路,该电路采用N阱CMOS工艺实现。通过Cadence Spectres仿真和测试的结果表明,在-40-85℃的温度范围内,该电路输出基准电流的温度系数小于40ppm/℃,基准电流对电源电压的灵敏度小于0.1%。在3.3V电源电压下功耗仅为1.3mW,属于低温漂、低功耗的基准电流源。

采用分段线性补偿的基准电流源设计

介绍了一种高精度基准电流源。首先设计出不同温度系数的电流IPATA和-IVBE的产生电路,然后分析线性补偿的基本原理,通过电流的减法运算,在整个温度范围内分两段产生不同的补偿电流INL,并完成对电流IPATA的分段线性补偿,从而获得温度系数较低的带隙基准电流源。仿真结果表明:在-42℃～120℃的温度范围内,该电路输出基准电流的温度系数小于10-5/℃。

一种低温漂低电源电压调整率CMOS基准电流源

通过对带隙基准电路零温漂点设置的开发，获取负温系数电压，实现负温系数电流获取新方法，发展令PMOSFET源栅电压与阈值电压的电源电压变化率相消，从而优化电源电压调整率的新概念，提出了一种CMOS基准电流源新方案。源于SMIC 0．35μm CMOS工艺模型。Cadence Hspice模拟验证结果表明，在-40-85℃温度范围内，温度系数为6．9ppm／℃；3．0～3．6V电压区间，电源电压调整率系10．6ppm／V，低于目前文献报道的基准电流源相应指标。该新方案已经用于10位100MSPSA／D转换器的研究设计，并可望应用于高精度模拟／混合信号系统的开发。

一种改进的内置和式基准电流源的设计

设计了一种自偏置、共源共栅（cascode）结构的CMOS和式带隙基准电流源电路。用Chart 0．35μm5V电压CMOS工艺参数进行了Hspice仿真，结果表明，在一40-85℃温度范围内温度系数为15．2×10^-6／℃，电源电压抑制比为-51．8dB．

射频前端基准电流源低电压抗电磁干扰设计

基于CMOS体驱动,提出低电压基准电流源电路抗干扰设计,提高航管一次雷达射频前端接收电路的可靠性。电路采用体驱动技术实现低电源电压工作,采用敏感隔离结构提高电流镜电路抗干扰性能。设计采用电源电压为1 V的0.35μm标准CMOS工艺,对该基准电流源电路的抗电磁干扰特性进行理论分析与仿真验证,并同普通体驱动结构相比较。实验结果表明:当输入端存在3倍于参考电流大小的电磁干扰时,该结构的电流偏移小于0.3μA。

一种低温度系数的全CMOS基准电流源

基于传统基准电流源结构,增加了一条负反馈支路,将片上电阻的温度系数、晶体管载流子的温度系数与晶体管阈值电压的温度系数相互抵消,实现了基准电流源的温度补偿。测试结果表明,该基准电流源在1.1V的电源电压下能正常工作。在1.2V工作电压下,该基准电流源的静态电流仅为26μA,输出平均电流为10.36μA;当工作温度从-40℃到85℃变化时,电流的温度系数仅为3.79×10-4/℃。该电路采用55nm CMOS工艺,其芯片面积为4 488μm2,满足低功耗低成本的要求。