一種低電壓帶隙基準電壓源的設計

2 低電源帶隙基準電壓源的工作原理
低電源電壓下的帶隙基準電壓源的核心思想與傳統結構的帶隙基準相同，也是借助工藝參數隨溫度變化的特性來產生正負兩種溫度系數的電壓，從而達到零溫度系數的目的。圖2所示是低電壓下帶隙基準電壓源的核心部分電路，包括基準電壓產生部分和啟動電路部分。

2．1 帶隙基準源電路
由于放大器的輸入端電平近似相等，故由電流鏡像原理可得到如下等式：

這樣，適當選擇R2/R1、R2/R3以及n的值，即可得到低電源電壓下的基準電平。
基于版圖的設計考慮，可選擇n為8，這樣可以更好地實現三極管的匹配，減小誤差。該電流源使用共源共刪結構，從而可以提高電流拷貝的精度以及減小電源電壓對Vref的影響，并在一定程度上有利于PSRR。
雖然CMOS工藝中的電阻絕對值會有偏差，但這里用到的是電阻的比值，所以要盡可能的做到比值的準確。具體方法是把R1、R2、R3都用單位電阻并聯串聯來表示。版圖設計時，應盡量把這些電阻放在一起，并在周圍加上dummy，以最大限度地減小工藝偏差對電阻比值的影響。
2．2 啟動電路
電路開啟前，可將Pup置為0，開關M1關斷，反相器輸入端為高電平，開關M2不開；當信號Pup置為1時，開關M1打開，反相器輸入端電壓被拉低，使開關M2開啟，P點電壓被拉低，帶隙基準電路部分開始工作，M3隨之開啟；此后由于M3開始工作，電阻Rstup上流過的電流把反相器輸入端電位抬高，超過反相器反向電壓時。輸出為低電位，開關M2關閉，啟動電路結束工作。M3與Rstup的選取是啟動電路值得注意的地方，M3鏡像而來的電流與Rstup的阻值乘積得到的電壓值必須在P點電壓穩定前足以使反相器輸出低電壓，并使開關M2關斷。