文献综述（或调研报告）：
1. 前言
近年来，随着5G技术以及物联网（Internet of Things, IoT）节点的迅速发展，对于物联网设备的设计以及其芯片应用的研究也愈发深入。随着物联网设备的发展，传统电池电源（如典型的锂电池）供电出现的问题越来越受到设计者的关注。为了延长物联网设备的使用寿命以及减小维护成本，低电压、低功耗特性的基准电压源、基准电流源越来越受到物联网设备设计师们的青睐。超低功耗IoT设备模块通常都需要这些低功耗且高精度的基准电压源。此外，在能量采集系统中，其设备通常也需要低电压、低功耗电源的支持。本文通过总结相关文献，分析了目前国内外学者对设计低电压、低功耗、高精度的基准电压源、基准电流源设计的总体概况。
2. 基准电压发展历程
传统的基准电压源结构为三极管基准电压源。三极管电压源是一阶补偿电压源，其优势在于简单的结构以及易于设计。然而，三极管电压源的温度系数极其不稳定，即使是在室温条件下，也可高达10-6℃-1这一数量级。高的温度系数带来的误差使其难以在复杂的环境（譬如温度变化较快的场合）下正常工作。将三极管电路稍加改造，就可以改善电源温度特性。将两个相反温度特性的电压以一定权重相加，就可以得到相互抵消的零温度系数电压（即进行一阶温度补偿），相对改良了三极管电源的温度特性，我们将这种温度系数互补的电路称为“带隙”电路。
连天培、蒋品群等[1]提出了一种以上述带隙电路为核心的带隙基准源。该基准源在一阶温度补偿的基础上，引入了动态阈值MOS管温度补偿电路。最终，成品实现了较低的输出电压温漂，低高频噪声，在较宽频带内提高了PSRR。
当前，带隙基准电压源已经成为了最常用的基准电压之一。带隙基准电压源具有良好的工艺稳定以及低温度系数，但是其特性使其难以胜任能量采集系统设备对于电源的要求。由于使用了低温漂的多晶硅电阻，其功耗将处于微瓦级。若要在带隙基准电压源的结构下继续往能量采集系统所需的纳安级基准电压源靠近，则需要以增大芯片面积为代价，这又与能量采集系统设备芯片通常需要具有较高的集成度的原则所相悖。因此，需要其他的结构来解决该结构带来的功率过大的问题。
近来，亚阈值基准电压源越来越受到广大学者们的青睐。亚阈值基准电压源以其极低的输出（纳安级甚至皮安级），可以较好地运用在物联网设备以及能量采集设备中，对微小信号的检测是至关重要的。亚阈值电压基准源利用MOS管的漏电流特性，可实现皮安级的工作电流。
3. 国内外相关研究
近年以来，国内外学者专家已经研究出了众多不同标准下高精度的基准电压源。在此，笔者进行概括并分析总结。国内方面，周爽、陈新伟[2]提出了一种自稳压五MOS管基准电压源。在0.18微米CMOS工艺下实现了高PSRR，版图面积为平方微米级的亚阈值基准电压源。除了具备亚阈值基准电压源具有的低电压、低功耗、高精度的特点外，该设计极低的PSRR允许其应用于高电源噪声的物联网芯片中。罗萍、王远飞、彭定明已经发明了一种超低压超低功耗的电压基准电路，其纳瓦级别的功耗远低于传统的带隙基准源的功耗，能够广泛适应各种物联网设备以及能量采集设备。国外方面，Lee等[3]提出了一种堆叠式PMOS晶体管亚阈值基准电压源。该电压源采用0.18微米CMOS工艺设计，常温下可输出35pW的超低功率，并且从0-100℃的范围下3sigma;误差为plusmn;1.0％，达到了高精度的要求。此外，该设计中堆叠的晶体管结构可以提高输出电压，增加电池供电系统中模拟电路的动态工作范围，因此可用于一些要求对电压输出较高但低功率的能量采集场景中。Wang等[4]提出了一种于简单电路中实现的低功耗、高精度的基准电压源和基准电流源。此设计在具有亚阈值基准电压源具有低功耗、高精度特点的同时，在同一个芯片上实现了基准电压源与基准电流源，可以同时节省功耗以及芯片面积消耗，并且具有简单的结构，是超低功耗物联网设备电源应用的理想选择。
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