2 電路設(shè)計(jì)與仿真

　　2.1 帶隙基準(zhǔn)模塊

　　在帶隙基準(zhǔn)模塊中，由于實(shí)際情況下運(yùn)算放大器不完全對(duì)稱，因此存在失調(diào)電壓和低頻噪聲；同時(shí)，晶體管失配引起的隨機(jī)誤差對(duì)基準(zhǔn)源的精度影響也較大。因此，針對(duì)帶隙基準(zhǔn)模塊的溫度穩(wěn)定性、抗噪性能和精度，本文設(shè)計(jì)了如圖2所示的帶隙基準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)，由啟動(dòng)與偏置電路、帶隙基準(zhǔn)電壓源主體電路、振蕩器、RC低通濾波器和電流鏡等電路組成。啟動(dòng)電路在模塊剛上電時(shí)，幫助電路離開(kāi)零點(diǎn)；偏置電路主要為振蕩器和運(yùn)算放大器提供適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定偏置。這里，采用與電源無(wú)關(guān)的偏置技術(shù)設(shè)計(jì)啟動(dòng)和偏置電路，以提高電源抑制比及電壓調(diào)整率，改善帶隙基準(zhǔn)模塊的精度。帶隙基準(zhǔn)電壓源主體電路由運(yùn)算放大器、斬波調(diào)制電路和解調(diào)電路組成，需要指出，本文通過(guò)采用斬波調(diào)制技術(shù)，消除了運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓，并有效地抑制了器件噪聲。振蕩器產(chǎn)生互補(bǔ)方波信號(hào)，用于斬波調(diào)制與解調(diào)電路中MOS開(kāi)關(guān)管的通斷控制，這里采用由反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器，并通過(guò)反相器對(duì)方波進(jìn)行整形，保證了信號(hào)的輸出質(zhì)量，同時(shí)減少了芯片面積。運(yùn)算放大器輸出端連接RC低通濾波器，以進(jìn)一步消除噪聲影響。電流鏡為其他電路模塊提供偏置電流，采用由帶隙基準(zhǔn)電壓源輸出電壓直接偏置MOS管電流源方法，提高了溫度穩(wěn)定性，并減小了傳輸偏置電壓的走線受干擾程度。

圖2 帶隙基準(zhǔn)模塊的電路結(jié)構(gòu)圖

　　采用Hspice仿真器對(duì)上述設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)模塊從－40 ℃~80 ℃進(jìn)行溫度掃描。結(jié)果表明，當(dāng)電源電壓VDD=5.0 V，在5種不同工藝角變化時(shí)，基準(zhǔn)電壓隨溫度變化的最大偏移為2.2 mV，溫度系數(shù)達(dá)到14.7 PPM/℃。