一种全ＭＯＳ管结构低压低功耗电压基准源的设计作者：张昌璇 解光军手动打包工具来源：《现代电子技术》2008年第01期 摘 带隙基准要：提出了一种全MOS管结构的低压低功耗电压基准源，他利用一个工作在亚阈值区的MOS管具有负温度特性的栅-源电压与一对工作在亚阈值区的MOS管所产生的具有正温度特性的电压差进行补偿。电路采用标准的0.6 μm CMOS工艺设计，已成功应用于一个低压差线性稳压器(LDO)中，具有优良的温度稳定性，在-40~+120 ℃范围内能达到37.4 ppm/℃，并可以在供电电压为1.4~5.5 V下工作，其总电流仅为4 μA。 关键词：电压基准；亚阈值区；低压低功耗；MOS管
中图分类号：TN432 文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)0115603
Design of a Low-voltage Low-power MOSFET-only Voltage Reference
ZHANG Changxuan,XIE Guangjun
(Microelectronics and Solid-State College,Hefei University of Technology,Hefei,230009,China)
Abstract：A low-voltage low-power MOSFET-only voltage reference circuit is proposed,which has a better temperature stability,it is 37.4 ppm/℃ from -40 ℃ to 120 ℃.It is based on compensating a PTAT of a pair sub-threshold MOSFETs with the gate-source voltage of a sub-threshold MOSFET.The reference circuit is implemented in a standard 0.6 μm CMOS process,used in a low dropout regulator.The circuit supply voltage is 1.4~5.5 V and the quiescent current is 4 μA.
Keywords：voltage reference;sub-threshold region;low-voltage low-power;MOS
近几年来,随着无线通信业的高速成长,采用电池供电的模拟或模数混合电子产品得到迅猛发展，尤其是采用CMOS标准工艺的低电压、低功耗模拟电路受到越来越多的重视。低电压的模拟电路不但能大幅度降低电路功耗,而且能增强电路稳定性。在电子设计行业内有一种说法：电源电压越低越好。尽管电源电压并不是决定电路功耗的惟一因素,但其影响居于主导地位。
传统的带隙基准源是根据双极型晶体管的 V BE 和Δ V BE 的温度特性来设计的，在CMOS工艺中采用了寄生的PNP管进行设计，其带隙基准电压为[1]账本网：
是温度为T 0时的基准电压，V G0 是带隙电压 (1.205 V ) ，对于典型值γ=3.2，α=1，V ref =1.262 V[1]。所以一般的带隙基准电路其基准电压都大于带隙电压，难以实现低压。本文采用全MOS管结构，所设计的基准电压不再受带隙电压的限制，很容易达到1 V太阳能手电以下，便于为一些低压模拟电路提供基准源，且无需引入放大器，进一步简化了电路，所设计的电压基准源已成功应用于一个手机电源管理的LDO芯片之中。
1 电路描述t载体
该电路的基本原理是，将具有负温度系数的电压 V GS 和具有正温度系数的电压 Δ V GS 按照一定比例加和起来，实现了零温度系数基准电压V ref 。如图1所示，一个亚阈值 MOS 管的V GS 电压与温度成反比，而处于亚阈值的两个 MOS 管V GS 之差 Δ V GS 与温度成正比，通过IVGS和I-V转换电路将两种温度特性的电压加和，即可得到一个与温度无关的基准电压。该电路包含了一个利用亚阈值特性产生的偏置电路，为整个电路提供偏置。接地线夹
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