2 電路設計與仿真

　　2.1 帶隙基準模塊

　　在帶隙基準模塊中，由于實際情況下運算放大器不完全對稱，因此存在失調(diào)電壓和低頻噪聲；同時，晶體管失配引起的隨機誤差對基準源的精度影響也較大。因此，針對帶隙基準模塊的溫度穩(wěn)定性、抗噪性能和精度，本文設計了如圖2所示的帶隙基準模塊結(jié)構(gòu)，由啟動與偏置電路、帶隙基準電壓源主體電路、振蕩器、RC低通濾波器和電流鏡等電路組成。啟動電路在模塊剛上電時，幫助電路離開零點；偏置電路主要為振蕩器和運算放大器提供適當?shù)姆€(wěn)定偏置。這里，采用與電源無關(guān)的偏置技術(shù)設計啟動和偏置電路，以提高電源抑制比及電壓調(diào)整率，改善帶隙基準模塊的精度。帶隙基準電壓源主體電路由運算放大器、斬波調(diào)制電路和解調(diào)電路組成，需要指出，本文通過采用斬波調(diào)制技術(shù)，消除了運放的輸入失調(diào)電壓，并有效地抑制了器件噪聲。振蕩器產(chǎn)生互補方波信號，用于斬波調(diào)制與解調(diào)電路中MOS開關(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，并通過反相器對方波進行整形，保證了信號的輸出質(zhì)量，同時減少了芯片面積。運算放大器輸出端連接RC低通濾波器，以進一步消除噪聲影響。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 帶隙基準模塊的電路結(jié)構(gòu)圖

　　采用Hspice仿真器對上述設計的帶隙基準模塊從－40 ℃~80 ℃進行溫度掃描。結(jié)果表明，當電源電壓VDD=5.0 V，在5種不同工藝角變化時，基準電壓隨溫度變化的最大偏移為2.2 mV，溫度系數(shù)達到14.7 PPM/℃。