它產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓精度，溫度穩(wěn)定性和抗噪聲干擾能力直接影響到芯片，甚至整個(gè)系統(tǒng)的性能。特別是在D/A，A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，基準(zhǔn)源的性能與量化器的量化精度密切相關(guān)。隨著D/A，A/D精度的不斷提高，精確穩(wěn)定的基準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)高性能的基準(zhǔn)電壓源是具有十分重要的意義。
1 分析電路設(shè)計(jì)及原理
1.1 傳統(tǒng)帶隙基準(zhǔn)的分析
傳統(tǒng)的帶隙電壓基準(zhǔn)結(jié)構(gòu)中，通過(guò)具有正溫度系數(shù)的VT和一個(gè)具有負(fù)溫度系數(shù)電壓VBE的線性組合，在輸出端得到一個(gè)對(duì)溫度恒定的穩(wěn)定輸出Vref。圖1是一個(gè)傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電壓源。但是在實(shí)際應(yīng)用中，補(bǔ)償Vref中得不到補(bǔ)償?shù)母唠A電壓分量是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。高階溫度系數(shù)主要來(lái)自于雙極晶體管的溫度特性。
經(jīng)過(guò)整理得到：
根據(jù)上式可知在大部分工藝下，通過(guò)調(diào)節(jié)電路，一階系數(shù)項(xiàng)可以很容易消除。但是由于工藝參數(shù)r的值和由電阻引入的系數(shù)δ不能很好的抵消，使得高階電壓分量仍然存在。即C2項(xiàng)不可能消除，導(dǎo)致溫度系數(shù)不能達(dá)到足夠低。
1.2 改進(jìn)的高階補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源
為了得到溫度系數(shù)足夠低的帶隙基準(zhǔn)源，高階溫度系數(shù)需要進(jìn)一步補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ鐖D2所示的電路結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的電路基礎(chǔ)上，加入補(bǔ)償電路結(jié)構(gòu)：由于運(yùn)放A3的增益很大，運(yùn)放強(qiáng)制Q2和R4的端電壓相等，則I4=VBE，Q2/R4，電流鏡使流過(guò)晶體管Q3的電流：
從而在Q2，Q3的VBE之間產(chǎn)生一個(gè)差值Tln T項(xiàng)。這個(gè)差值項(xiàng)通過(guò)運(yùn)放gm1，gm2被引入到IR1中來(lái)修正VBE,Q1中的高階項(xiàng)。
在圖2中，輸入端連接V1，V2和V2，V3的四輸入運(yùn)放，其輸出端連接在一起，因此他們具有相同增益A1，各參數(shù)完全相同，即輸出阻抗也相同：
對(duì)于管子Q1，Q2，他們完全相同，所以他們的端電壓只和他們集電極流過(guò)電流相關(guān)。
令
(常數(shù)B1，B2由電阻阻值，溫度系數(shù)和管子
