PDF《衬底驱动超低压 CM O S 带隙基准电压源》

硅微电子学 衬底驱动超低压CMOS 带隙基准电压源 Ξ 张海军 杨银堂 朱樟明 张宝君 (西安电子科技大学微电子研究所, 宽禁带半导体材料与器件教育部重点实验室, 西安, 710071)

2005209230 收稿,

2006201204 收改稿 摘要: 采用二阶温度补偿和电流反馈技术, 设计实现了一种基于衬底驱动技术和电阻分压技术的超低压 CMO S 带隙基准电压源.

采用衬底驱动超低压运算放大器作为基准源的负反馈, 使其输出用于产生自身的电流源 偏置, 其电源抑制比(PS R R ) 为-

6318 dB.采用H sp ice 仿真, 在019 V 电源电压下, 输出基准电压为572145 mV , 温 度系数为1313 ppm ° C.在018 ~

114 V 电源电压范围内, 输出基准电压变化315 mV.基于TSM C

0125 Λ m 2P5 M CMO S 工艺实现的衬底驱动带隙基准电压源的版图面积为203 Λ m *47811 Λ m. 关键词: 衬底驱动;

超低压;

互补金属氧化物半导体;

带隙基准源;

温度系数;

电源抑制比 中图分类号: TN

402 文献标识码: A 文章编号:

100023819 (2006)

042531205 Ultra-low Voltage CMOS Bandgap Voltage Reference Based on Bulk-driven Techn ique ZHAN G Haijun YAN G Yintang ZHU Zhangm ing ZHAN G Bao jun (M icroelectronics Institute, K ey L ab . of M inistry of E ducation f or W ide B and 2gap S em iconductor M aterials and D ev ices, X id ian U niversity , X i'

an, 710071, CH N ) Abstract: Based on bulk2driven and resistive subdivision techniques, an ultra2low vo ltage CM O S bandgap reference using second2o rder temperature and current feedback techniques is realized. The bulk2driven op amp is app lied as the negative feedback of the reference. Its output is used to bias its current sources, leading to a higher pow er supp ly rejection ratio (PS R R ) , that is -

6318 dB. The bandgap reference is sim ulated by H sp ice sim ulato r. U nder a

019 V supp ly, the output vo ltage of the reference is

572145 mV , and its temperature coefficient is

1313 ppm ° C. The variation of the output w ith supp ly vo ltage range of

018 ~

114 V is

315 mV. Based on TSM C

0125 Λ m 2P5M CM O S p rocess, the die area of the p ropo sed bulk2driven bandgap vo ltage is

203 Λ m *47811 Λ m. Key words: bulk-driven;

ultra-low voltage;

CMOS;

bandgap reference;

temperaure coeff icien t;

PSRR EEACC: 1205;

1265H;

2560F;

2570D

1 引言由于特征尺寸和栅氧厚度的持续减小以及便携 式设备和系统的飞速发展, 低压低功耗技术已经成 为集成电路的重要发展方向之一.基准电压源广泛 地应用于DRAM 存储器、 F lash 存储器、 模 数转换 器(ADC)、 数 模转换器(DAC) 等集成电路中, 是模 第26卷第4期2006 年11 月 固体电子学研究与进展 RESEARCH &

PRO GRESS O F SSE Vo l . 26,No.

4 Nov. ,

2006 Ξ 基金项目: 国家自然科学基金(No. 60476046. 90207022) 和国家预研基金(No. 51408010601DZ01) 资助 E2 m ail: zhjjw zz@263. net ? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 拟集成电路中的重要模块. 如今, 由于电源电压的持 续下降, 低压低功耗、 低温度系数、 高电源抑制比的 带隙基准电压源(R eference) 设计变得十分关键, 因为带隙基准电压的精度直接决定了A D、 D A 转换 器的精度. 然而, 传统的带隙基准电压源的供电电压 为112 V 以上, 这是由于硅的能隙电压(约为112 V ) 和所用运放的共模输入范围所导致的[1,