一種新穎不帶電阻的基準電壓源電路設(shè)計

0 引 言
隨著集成電路的發(fā)展，一個高穩(wěn)定、高精度的基準電壓源變得越來越重要。特別是在D／A，A／D轉(zhuǎn)換以及PLL電路中，溫度穩(wěn)定性和精度之間關(guān)系到整個電路的精確度和性能。
當今設(shè)計的基準電壓源大多數(shù)采用BJT帶隙基準電壓源結(jié)構(gòu)，以及利用MOS晶體管的亞閾特性產(chǎn)生基準電壓源；然而，隨著深亞微米CMOS工藝的發(fā)展，尺寸按比例不斷縮小，對芯片面積的挑戰(zhàn)越來越嚴重，雙極型晶體管以及高精度電阻所占用的面積則成為一個非常嚴重的問題。
在此，提出一種通過兩個工作在飽和區(qū)的MOS管的柵源電壓差原理，產(chǎn)生一個與絕對溫度成正比(PTAT)的電流，利用這個電流與一個工作在飽和區(qū)的二極管連接的NMOS晶體管的閾值電壓進行補償，得到了一個低溫漂、高精度的基準電壓源。

1 PTAT電流的產(chǎn)生
兩個工作在弱反型區(qū)的NMOS晶體管M1和M2的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其輸出電壓V0可以表示為：

式中：UT=kT/q;k為波爾茲曼常數(shù)；△V表示實際中晶體管失配引入的誤差，是個常數(shù)，這里忽略它的影響。由此得到：

式中：是由溫度決定的倍增因子，后面將對其溫度特性進行討論。