低壓低噪聲高性能基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目前隨著便攜式電子系統(tǒng)的普遍應(yīng)用,對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的功耗、速度和精度提出了更高的要求。電壓基準(zhǔn)源作為其中的關(guān)鍵模塊之一,不僅要為ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)提供精確的偏置電壓,而且還為其提供比較電平,其性能將直接影響到系統(tǒng)指標(biāo)。因此開發(fā)出滿足系統(tǒng)要求的基準(zhǔn)源成為當(dāng)務(wù)之急。采用CMOS工藝設(shè)計(jì)出適合于低壓、高速和高精度流水線ADC中應(yīng)用的基準(zhǔn)電壓源是本文的主要研究目的。本文基于帶隙基準(zhǔn)源的各項(xiàng)指標(biāo)和基本原理,分析了低電源電壓帶隙基準(zhǔn)源的限制因素和各種

2、實(shí)現(xiàn)方法;分析了各種高階溫度補(bǔ)償。通過分析比較各種帶隙基準(zhǔn)源的優(yōu)劣,得到適合ADC系統(tǒng)要求的帶隙基準(zhǔn)源的設(shè)計(jì)方法。利用前面得到的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)出低壓高階溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)電壓源及其啟動電路和核心運(yùn)放,并采用共源共柵結(jié)構(gòu)提高電源電壓抑制比。使用SMIC0.18μm的工藝庫,在Cadence仿真環(huán)境下,對四種工藝角進(jìn)行仿真。結(jié)果表明在TT模型下,-40到125℃溫度范圍內(nèi),帶隙基準(zhǔn)電壓源溫度系數(shù)為3.26ppm/℃;室溫25℃下,電源電壓抑制

3、比為-71dB,啟動時(shí)間為61ns;在1.5-2.1V電源電壓波動范圍內(nèi)電源電壓調(diào)整率為0.43mV/V?；贏DC系統(tǒng)要求,對設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析和建模。使用Matlab仿真,得到各個(gè)參數(shù)的工藝誤差對輸出結(jié)果的影響。這對帶隙基準(zhǔn)電壓源的流片具有指導(dǎo)意義。對差分基準(zhǔn)中的緩沖器進(jìn)行了建模,并對接電阻和開關(guān)電容混合負(fù)載的直流緩沖器進(jìn)行了重點(diǎn)分析,得出了ADC系統(tǒng)速度和精度與緩沖器單位增益帶寬和跨導(dǎo)的關(guān)系?？紤]到差分基準(zhǔn)源要抑