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第八次作业

Bandgap设计报告

红

学号：116039210014

一、设计背景

输出电压：1.2V

输出电压温度系数：50ppm

电源噪声抑制：-60dB

工作电流：500uA

工艺要求：TSMC0.18um

二、模块设计

2.1MOS管型基准源设计

基准源给运放供电，之前运放的bias电流为50uA，所以设计自偏置基准源

2

输出为58uA。根据212

I=W(1−)，I=58uA，μC=420uA/V，K=4，

REFnox

2√k

RμC()

noxL1

W/L=2.5，可以算出R=2.86kΩ。同时设置P管W/L尽量大以使Vdsat=150mV，偏

置合适。

2.2启动电路设计

由于电流自偏置电路存在双稳态，其中有一个稳态为I==0，这是

需要避免的。启动电路为MOS型电流基准提供一个非零解，使得电流基准能够

正常工作。电流基准正常，M9管栅端的电压会被拉低，导致启动电路的

M9管断开，则M7、M8之间会形成一条常开通路，会消耗电流，所以设计P管

为倒比管使得导通电流尽量小，右图显示导通电流较小为2.2uA。

启动电路参数启动电路稳定后直流仿真

2.3运算放大电路的设计

该运放采用之前设计的两级放大器结构，增益73dB，相位裕度95°，可以

满足要求，因为偏置电流的降低，导致管子参数略有调整，降低运放的功耗。同

时，对第一级运放的电流偏置管采用了cascode结构。

该运放主要的功能是对Bandgap电路的三极管Vbe电压起钳制作用，保持

两个Vbe的值是相同的。

运放电路如下所示：

仿真结果如下图所示：增益73dB，相位95°，满足要求

2.4Bandgap电路的设计

Bandgap主要运用的是硅的带隙电压Eg/q，双极晶体管本身的基极-极

∂−4+−/)

电压为负温度系数，=，Vbe的温度系数与他本身的大小相

关，是一个负温度系数。

正温度系数来自于两个双极晶体管工作在不相等的电流密度下，他们的Vbe

∂∆

的差值与绝对温度成正比。=lnn为集电极电流的比值。

Bandgap部分电路如下所示：

由于MOS器件的沟道长度调制会导致显著的电源依赖性，我在其中加入了

cascode结构