帶隙基準電壓源的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上哈爾濱理工大學(xué) 軟件學(xué)院課程設(shè)計報告課 程 大三學(xué)年設(shè)計題 目 帶隙基準電壓源設(shè)計專 業(yè)集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng) 班 級 集成10-2 班學(xué) 生 唐貝貝 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 董長春 2013年6月28日目 錄一.課程設(shè)計題目描述和要求二.課程設(shè)計報告內(nèi)容2.1課程設(shè)計的計算過程.2.2帶隙電壓基準的基本原理.2.3指標(biāo)的仿真驗證結(jié)果.2.4 網(wǎng)表文件三.心得體會四參考書目.一 課程設(shè)計題目描述和要求1.1電路原理圖：(1).帶隙基準電路(2).放大器電路1.2設(shè)計指標(biāo)放大器：開環(huán)增益：大于70dB相位裕量：大于60度 失調(diào)電壓：小于1mV 帶隙基準電路：溫度系數(shù)小于10p

2、pm/ 1.3要求1>手工計算出每個晶體管的寬長比。通過仿真驗證設(shè)計是否正確，是否滿足指標(biāo)的要求，保證每個晶體管的正常工作狀態(tài)。2>使用Hspice工具得到電路相關(guān)參數(shù)仿真結(jié)果，包括：幅頻和相頻特性（低頻增益，相位裕度，失調(diào)電壓）等。3>每個學(xué)生應(yīng)該獨立完成電路設(shè)計，設(shè)計指標(biāo)比較開放，如果出現(xiàn)雷同按不及格處理。4>完成課程設(shè)計報告的同時需要提交仿真文件，包括所有仿真電路的網(wǎng)表，仿真結(jié)果。5>相關(guān)問題參考教材第六章，仿真問題請查看HSPICE手冊。2. 課程設(shè)計報告內(nèi)容 由于原電路中增加了兩個BJT管，所以Vref需要再加上一個Vbe，導(dǎo)致最后結(jié)果為，最后Vref大

3、概為1.2V，且電路具有較大的電流，可以驅(qū)動較大的負載。 2.1課程設(shè)計的計算過程1> M8，M9，M10，M11，M12，M13寬長比的計算 設(shè)Im8=Im9=20uA (W/L)8=(W/L)9=20uA 為了滿足調(diào)零電阻的匹配要求，必須有Vgs13=Vgs6 ->因此還必須滿足(W/L)13=(Im8/I6)*(W/L)6 即(W/L)13/(W/L)6=(W/L)9/(W/L)7 取(W/L)13=27取(W/L)10=(W/L)11=(W/L)13=27因為偏置電路存在整反饋，環(huán)路增益經(jīng)計算可得為1/(gm13*Rb)，若使環(huán)路增益小于1，知(W/L)12/(W/L)13

4、 > 4 故取(W/L)12=4*(W/L)13=1072>取CL=2pf3>為了滿足60DB的相位裕度的要求：Cc > 0.22CL=0.44pf 由于設(shè)計需求取Cc=4pf4>為了版圖中的對稱性去I5=53uA，I6=107uA5>單位增益帶寬11MHzUGB=gm1/Cc=11MHz*2又gm6/CL=2.2*UGB=24MHz*2計算得gm1=44us gm6=48us 取gm1=69us gm6=55us6>為了消去零點，即將零點移至無窮遠處，則調(diào)零電阻滿足以下公式：gm6*R2=1 得 R2 = 1.44k7>M1與M6寬長比的計算由

5、gm1=2Kp(W/L)1*I10.5 取(W/L)2=(W/L)1=20由gm6=2Kn(W/L)6*I6 0.5 取(W/L)6=107 8>M3，M4，M5，M7寬長比的計算假設(shè)過驅(qū)動電壓Vov=0.2vI3=I4=0.5Kn（W/L）Vov*Vov 取(W/L)3=(W/L)4=27由偏置電流源與電流的比例關(guān)系得：(W/L)5=53 (W/L)7=1079>由Vgs13=Vgs12+Im8*Rs Vgs= 得Rs=3.2k2.2帶隙電壓基準的基本原理帶隙電壓基準的基本原理：基準電壓表達式 ：V+,V-的產(chǎn)生原理：（1）利用了雙極型晶體管的兩個特性：基極-發(fā)射極電壓（VBE）

6、電壓與絕對溫度成反比在不同的集電極電流下，兩個雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓的差值（VBE）與絕對溫度成正比（2）雙極型晶體管構(gòu)成了帶隙電壓基準的核心負溫度系數(shù)電壓：雙極型晶體管，其集電極電流（IC）與基極-發(fā)射極電壓（VBE）關(guān)系為其中， 。利用此公式推導(dǎo)得出VBE電壓的溫度系數(shù)為其中， 是硅的帶隙能量。 當(dāng)可得：（3）實現(xiàn)零溫度系數(shù)的基準電壓利用上面的正，負溫度系數(shù)的電壓，可以設(shè)計一個零溫度系數(shù)的基準電壓。有以下關(guān)系：（4）帶隙基準電路參數(shù)的設(shè)計假設(shè)n=8，M=1。M為M5與M1234電流大小之比。并設(shè)M1234寬長比為80/3。則4.13,假設(shè)R1=4K,R2=18.4K。經(jīng)過調(diào)試得知不

7、同大小的R2與R1會影響帶隙基準的溫度系數(shù)以及電路整體的電流大小，影響后續(xù)驅(qū)動負載能力，調(diào)試過程中會存在一定誤差，例如18.4/4=4.6與計算結(jié)果有一定差距，但是仿真出的結(jié)果較好所以我們使用上述參數(shù)。2.3指標(biāo)的仿真驗證結(jié)果（1）放大器增益帶和相位裕度的仿真放大器的增益是104.54DB;單位增益帶寬是5.9474M;相位裕度是62.141度（2）失調(diào)電壓失調(diào)電壓為Vos=0V (3)帶隙基準準度溫度系數(shù)TCf是=800u(100*(1.2109+1.2105)/2)=6.6ppm/2.4 網(wǎng)表文件* source bandgapM1 g v- c vdd mp33 L=3u W=60uM2

8、 h v+ c vdd mp33 L=3u W=60u M3 g g 0 0 mn33 L=3u W=80uM4 h g 0 0 mn33 L=3u W=80uM5 c d vdd vdd mp33 L=3u W=160uM6 VOUT h 0 0 mn33 L=3u W=320uM7 VOUT d vdd vdd mp33 L=3u w=320uM8 d d vdd vdd mp33 L=3u W=80uM9 a d vdd vdd mp33 L=3u W=80uM10 d a f 0 mn33 L=3u W=80uM11 a a b 0 mn33 L=3u W=80uM12 f b k 0

9、 mn33 L=3u w=320uM13 b b 0 0 mn33 L=3u W=80u R_R2 h m 1.44k Cc VOUT m 4pCL m VOUT 2pRs 0 k 3.2k*/Bandgap/mp1 Q2ae vout vdd vdd mp33 W=90u L=3ump2 v- vout vdd vdd mp33 W=90u L=3ump3 Q1ae vout vdd vdd mp33 W=90u L=3ump4 v+ vout vdd vdd mp33 W=90u L=3ump5 vref vout vdd vdd mp33 W=90u L=3uQ2a 0 0 Q2ae q

10、vp10 Q2b 0 Q2ae v- qvp10 Q1a 0 0 Q1ae qvp10 m=8Q1b 0 Q1ae Q1be qvp10 m=8Q3 0 0 q3e qvp10 R1 v+ Q1be 4k R2 Vref q3e 18.4k */vdd vdd 0 3.3v.lib 'c:/lib/hm3524mv132.lib' tt.lib 'c:/lib/hm3524mv132.lib' biptypical.plot v(Vref).op.dc temp -20 80 1 *sweep x 18.2k 18.6k 0.01k.end3 心得體會 通過學(xué)年

11、設(shè)計發(fā)現(xiàn)跟多自己的不足，該設(shè)計更多是在老師和組員的幫助下完成，在模擬設(shè)計方面還有很多的路要走，還有很多的只是要學(xué)，很多的不足仍需改進。大學(xué)的課程雖然臨近結(jié)束，可是在接下來的一年的學(xué)習(xí)不會停止，而且跟多的是靠自己。四參考書目<1>.CMOS模擬集成電路設(shè)計（第二版）Phillip E.Allen Douglas R.Holberg著 馮軍 李智群 譯 王志功 審校致父母！出門在外，最牽掛最擔(dān)心我們的人是父母。不管飛到哪里，父母的愛就如手中的線始終牽著我們。父母在，人生尚有歸處，父母去，人生只剩遺憾。錢再多有何用？不如多陪陪父母，今生和他們的緣分只有一次，下輩子再也見不到了。中秋節(jié)，祝

12、愿天下所有父母：身體健康，幸福開心！致愛人！因為有緣，才相遇，因為有愛，才相伴。夫妻是上輩子延續(xù)的緣分，今生能在一起過日子，就是最好的福分。雖然也會有磕磕絆絆，爭爭吵吵，但是只要互相包容，彼此理解，就能恩愛幸福的走完一生。親愛的，感謝你一直陪著我，只要有你在，日子再苦，也是幸福，生活再難，也感覺甜！中秋節(jié)，許下心愿，愿我們白首偕老，恩愛永遠！致友人！久未聯(lián)系的朋友，你們還好嗎？雖然天各一方聯(lián)系少了，但你們永遠在我心里，不會忘，不會變，不會不思念！陪在我身邊的朋友，謝謝你的信賴，雖然我們沒有血緣關(guān)系，但卻像手足一樣親，希望此生永不分離！中秋節(jié)，祝認識我和我認識的所有朋友們：事業(yè)步步高升，愛情甜甜

13、蜜蜜！致自己！月亮下面的金錢，從沒有使勞碌的人們有片刻的安靜。天是一大天，人是一小天，人隨天轉(zhuǎn)，天盡人意！千里煙波追逐心中的夢想。既然做出了選擇就要義無反顧、充滿信心，直至完全信了自己、信了未來、信了肩負的使命，才能走向圓滿。中秋節(jié)，祝自己心想事成，幸福滿滿，相信自己，你一定行！皎月桂香迎中秋，花兒月圓合家歡；喜逢佳節(jié)福相顧，心情快樂悠閑步；窗含明月思飛度，幸福頻頻不止步；祝所有為愛打拼的人中秋節(jié)快樂！2019中秋佳節(jié)，我要送你最美的月色，但愿人長久千里共嬋娟。是緣分讓兩顆孤單的靈魂，穿越昔日無盡的等待，直到彼此相遇在時間的荒野里。然后，焚香凈手，清空寂寥，敞開心扉，以真誠，用遇見，滋養(yǎng)這片緣

14、分的天空。這世間最好的愛情，應(yīng)該是既能兩兩相吸，又能兩兩相惜。愛情，是紅塵里最美的情感，它是人生不可缺少的精神需要和心靈寄托。因為有愛，這塵世上的飲食男女，才會相依相戀。是真愛讓兩顆漸漸靠近的心，遼闊了生活，柔軟了歲月。愛情，若撩人的春色，滿足了人們對美好情愫的所有想象。當(dāng)我們青澀的心靈，慢慢注入愛的元素，說不上在哪一時，那個有緣人便會被我們請進自己的生命里！不過，并非所有的人，都能在恰好的年華遇見恰好的緣分。也不是所有恰好相愛的人，就一定會相守到白頭。倘若緣分可以安排，假如愛情可以解釋，就不會有這句：緣來緣去緣如水。愛情，本是一種很玄的東西。就連最厲害的心理學(xué)家，也無法掌控它的發(fā)展和走向。人

15、與人相愛，充滿了無數(shù)未知的沒有理智的意外。于大千世界里，在茫茫人海中，有人是過盡千帆的等待，有人是一瞥驚鴻的尋找，有人是落花時節(jié)又逢花的驚艷，還有人是驀然回首，那人卻在燈火闌珊處的驚喜俗話說，情人眼里出西施。凡是愛過的人都深有體會，我們喜歡并且真正愛上一個人的時候，是沒有任何附加條件的。一顆純粹的心，想的念的，都是他（她）最好的樣子。但所有以風(fēng)花雪月開始的浪漫愛情，最終都會回到柴米油鹽的現(xiàn)實中來。日子長了，相戀時彼此隱藏的缺點，慢慢的全部顯露出來，時間久了，難免會有意見分歧，發(fā)牢騷抱怨，把吵架升級到不可收拾的時候。張愛玲說，生在這世上，沒有一樣感情不是千瘡百孔的。是的，人生的完美和圓滿只是保留

16、在人的心理，愛情也無法脫離這個宿命。當(dāng)愛情走遠，何人能甘于寂寞，能珍惜這份情緣？當(dāng)激情不在，曾經(jīng)驚天地泣鬼神的情感，往往是最先消亡于內(nèi)心的空虛和日子的平淡。主持人涂磊曾經(jīng)說過，相戀的時候，是欣賞彼此的優(yōu)點，但相愛就是，接受對方缺點的過程。我們深信愛情的美好。但人是會變的，環(huán)境也在變。誰能給自己的愛情上個萬能保險？誰又能保證愛上的那個人會一成不變？幾乎所有相愛后的分手，都是因為雙方?jīng)]有了初見時的心動，后來又得不到彼此應(yīng)有的珍惜而結(jié)束。生活中有很多事情，我們只有經(jīng)歷了才知道，愛情也是如此。惟有通過時光的梳理，歲月的打磨，以及思想的沉淀，方能領(lǐng)悟，在愛情的世界里，緣是天定，份在人為。愛是互相欣賞，亦

17、是彼此珍惜。浮云歡愛，算不得真愛。只有深愛一個人時，才會為他（她）低到塵埃。是緣分讓兩顆孤單的靈魂，穿越昔日無盡的等待，直到彼此相遇在時間的荒野里。然后，焚香凈手，清空寂寥，敞開心扉，以真誠，用遇見，滋養(yǎng)這片緣分的天空。這世間最好的愛情，應(yīng)該是既能兩兩相吸，又能兩兩相惜。愛情，是紅塵里最美的情感，它是人生不可缺少的精神需要和心靈寄托。因為有愛，這塵世上的飲食男女，才會相依相戀。是真愛讓兩顆漸漸靠近的心，遼闊了生活，柔軟了歲月。愛情，若撩人的春色，滿足了人們對美好情愫的所有想象。當(dāng)我們青澀的心靈，慢慢注入愛的元素，說不上在哪一時，那個有緣人便會被我們請進自己的生命里！不過，并非所有的人，都能在恰

18、好的年華遇見恰好的緣分。也不是所有恰好相愛的人，就一定會相守到白頭。倘若緣分可以安排，假如愛情可以解釋，就不會有這句：緣來緣去緣如水。愛情，本是一種很玄的東西。就連最厲害的心理學(xué)家，也無法掌控它的發(fā)展和走向。人與人相愛，充滿了無數(shù)未知的沒有理智的意外。于大千世界里，在茫茫人海中，有人是過盡千帆的等待，有人是一瞥驚鴻的尋找，有人是落花時節(jié)又逢花的驚艷，還有人是驀然回首，那人卻在燈火闌珊處的驚喜俗話說，情人眼里出西施。凡是愛過的人都深有體會，我們喜歡并且真正愛上一個人的時候，是沒有任何附加條件的。一顆純粹的心，想的念的，都是他（她）最好的樣子。但所有以風(fēng)花雪月開始的浪漫愛情，最終都會回到柴米油鹽的現(xiàn)實中來。日子長了，相戀時彼此隱藏的缺點，慢慢的全部顯露出來，時間久了，難免會有意見分歧，發(fā)牢騷抱怨，把吵架升級到不可收拾的時候。張愛玲說，生在這世上，沒有一樣感情不是千瘡百孔的。是的，人生的完美和圓滿只是保留在人的心理，愛情也無法脫離這個宿命。當(dāng)愛情走遠，何人能甘于寂寞，能珍惜這份情緣？當(dāng)激情不在，曾經(jīng)驚天地泣鬼神