毕业论文课题相关文献综述

1. 研究背景

模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。而与温度关系很小的电压基准被证实在许多模拟电路中是必不可少的。值得注意的是，因为大多数工艺参数是随温度变化的，所以如果一个基准是与温度无关的，那么通常它也是与工艺无关的。采用HSPICE软件进行仿真，仿真结果证明了基准源具有低温度系数和高电源抑制比。

我们所使用的偏置电流和电流镜都隐含地假设可以得到一个理想的基准电流，如果忽略一些管子的沟道长度调制效应时电流就可以保持与电源电压无关。电压基准源是指在模拟电路或混合信号电路中用作电压基准的具有相对较高精度和稳定的参考电压源。它的温度稳定性以及抗噪性能影响着整个电路系统的精度和性能。

随着现代微电子技术和通信技术的发展，集成电路已进入超深亚微米时代，它的发展继续以追求高频、高速、高集成度、多功能、低功耗为目标。在发展的同时，集成电路逐渐与其它学科和技术相结合，形成新的方向，新的学科或专业，不断改变着传统专业分工的格局，使得SOC系统(SystemonChip)越来越复杂。这对模拟电路基本模块的电压、功耗、精度和速度等，提出了更高的要求。传统的带隙基准源电路结构渐渐难以适应设计需求。因此最近几年，国内外学者都着手于对传统带隙基准源进行改进，主要集中降低温度系数TC，提高了PSRR，以及使其能工作在低电源电压下，展现出低功耗、低噪声、低温漂、高精度等特性。

2. 带隙基准原理

模拟电路广泛的包含电压基准和电流基准。这种基准是直流量，它与电源和工艺参数的关系很小，但与温度的关系是确定的。在大多数应用中，所要求的温度关系采取下面三中形式中的一种：1）与绝对温度成正比；2）常数Gm特性，也就是，一些晶体管的跨导保持常数；3）与温度无关。要实现基准电压源所需解决的主要问题是如何提高其温度抑制与电源抑制，即如何实现与温度有确定关系且与电源基本无关的结构。由于在现实中半导体几乎没有与温度无关的参数，因此只有找到一些具有正温度系数和负温度系数的参数，通过合适的组合，可以得到与温度无关的量，且这些参数与电源无关。产生基准的目的是建立一个与电源和工艺无关，具有确定温度特性的直流电压或电流。

带隙基准的工作原理：利用双极型晶体管的基极-发射极电压VBE的负温度系数和不同电流密度下两个双极型晶体管基极-发射极电压的差值的正温度系数相互补偿,使输出电压达到很低的温度漂移。

同时当今集成电路的发展要求带隙基准电源有更低的功耗，并且能够工作在低电压下以及要求基准电路有更高的PSRR抑制比，所以，传统的带隙基准电路已经在很多方面不能适应模拟和混合电路的发展要求，对它的改进是很必要的，也是很有研究价值的。带隙基准源由于能工作于低电源电压下，温度漂移、噪声和PSRR等性能能够满足大部分系统的要求，所以带隙基准源在集成电路设计中得到了广泛的研究与应用。随着现今IC产业的发展，要求带隙基准源电路工作电压更低，尽可能处于低功耗，保持高精度，低温度系数以及高PSRR抑制比，因此改进带隙基准源电路成为现今一个很重要的课题。

由于带隙基准源存在两个电路平衡点，即零点和正常工作点。当基准源工作在零点时，基准源没有电流产生。带隙基准源的分类：（1）低电压工作的基准电压源：SOC的主流工艺是CMOS工艺，目前，5V、3.3V、1.8V、1.5V、1.2V、0.9V等的电源电压已经得到广泛的使用。随着手提设备对低电源需求的不断增加，设计低压工作的电压基准源成为当前基准源研究的热点。由于传统带隙电压基准源的带隙电压为1.2V左右，所以，对于电源电压低于1.2V的基准设计必须采用特殊的电路结构，许多文献都提出了输出基准电压低于1.2V的电路结构。采用这些电路结构后主要的工作电压限制通常来自于运放的工作电压，不同运放的电路结构和MOS管衬底效应造成的高閥值电压时限制工作电压的主要因素。（2）低温度系数的基准电压源：低温度系数的电压基准源对于要求精度高的应用场合比较关键，比如说对于高精度的D/A、A/D结构，高精度的电流源、电压源等。对于普通的一阶温度补偿的带隙结构的温度系数一般在20-50ppm/c，因此，设计低温度系数的电压基准源一般必须进行高阶温度补偿。目前出现的高阶补偿技术包括二阶曲线补偿技术，指数曲线补偿技术，线性化VBE技术，基于阻值比的温度系数的曲线补偿方法等。（3）高电源抑制比的基准电压源：在数模混合集成电路中，电路可能存在高的高频噪声和数字电路产生的噪声对模拟电路产生信号干扰。在混合电路中，电压基准源应该在较宽的范围内具有良好的电源抑制比性能。国内文献中，使用运放结构的带隙基准技术，在直流频率时的PSRR可达-110dB，在1MHz的PSRR达-70dB；而使用无运放负反馈结构的带隙基准，在1kHz的PSRR为-95dB，在1MHz的PSRR为-40dB。（4）低功耗的基准电压源：低功耗设计对于PDA、LAPTOP以及依靠电池工作的便携设备等低电压工作的手持设备具有非常重要的意义。低功耗电路可以延长电池的使用寿命。

3. 工具软件

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