A 140 mV 0.8μA CMOS voltage reference based on sub-threshold MOSFETs

A CMOS voltage reference circuit based on sub-threshold MOSFETs is proposed,which utilizes a temperature-dependent threshold voltage,a peaking current mirror and sub-threshold technology.The reference has been fabricated in an SMIC 0.13μm CMOS process with only MOS transistors and resistors.The experimental results show a reference voltage variation of 2 mV for a supply voltage ranging from 0.5 to 1.2 V and 0.8 mV for temperatures from -20 to 120℃.The proposed circuit generates a reference voltage of 140 mV and consumes a supply current of 0.8μA at room temperature.The occupied area is only 0.019 mm~2.     

基于65 nm CMOS工艺的2阶温度补偿全CMOS电压基准源

采用65 nm CMOS工艺,设计了一种基于MOS亚阈区特性的全CMOS结构电压基准源.首先利用工作在亚阈值区NMOS管的栅源电压间的差值得到具有特定2阶温度特性的CTAT电压,该CTAT电压的2阶温度特性与PTAT电压2阶温度特性的弯曲方向相反.再通过电流镜技术实现CTAT电压和PTAT电压求和,最终得到具有2阶温度...     

New Curvature-Compensated CMOS Bandgap Voltage Reference

A novel curvature-compensated CMOS bandgap voltage reference is presented. The reference utilizes two first order temperature compensations generated from the nonlinearity of the finite current gain β of vertical pnp bipolar transistor. The proposed circuit, designed in a standard 0.18 μm CMOS process, achieves a good temperature coefficient of 2.44 ppm/℃ with temperature range from --40℃ to 85 ℃, and about 4 mV supply voltage variation in the range from 1.4 V to 2.4 V. With a 1.8 V supply voltage, the power supply rejection ratio is -56dB at 10MHz.     

一种低温漂的CMOS带隙基准电压源的研究

为了满足深亚微米级集成电路对低温漂、低功耗电源电压的需求,提出了一种在0.25μm N阱CMOS工艺下,采用一阶温度补偿技术设计的CMOS带隙基准电压源电路。电路核心部分由双极晶体管构成,实现了VBE和VT的线性叠加,获得近似零温度系数的输出电压。T-SPICE软件仿真表明,在3.3 V电源电压下,当温度在-20~70℃之间变化时,该电路输出电压的温度系数为10×10-6/℃,输出电压的标准偏差为1 mV,室温时电路的功耗为5.283 1 mW,属于低温漂、低功耗的基准电压源。     

一种基于亚阈区VGs和AVGS的CMOS基准电压源电路

介绍了一种基于亚阈区VGs和△Vos的CMOS基准电压源电路,电路不采用二极管和三极管.电路采用正负温度系数电流叠加的原理,可以产生多个基准电压值的输出,适用于同时需要多个基准的电路系统中.所设计的电路在0.6μm CMOS工艺线上流水验证,芯片面积为0.023mm2.测试结果表明,电源电压为2.5～6V时,最大的电流为8.25μA;电源电压为4V时,常温下所获得的三个基准电压值为203mV,1.0V及2.05V.温度由0℃变化到100℃时,芯片的温度系数为31ppm/℃,平均的线性度为±0.203%/V.此电路结构已经成功应用于背光LED驱动电路中.     

一种低功耗低温度系数基准电压源的设计

基于0.35μm CMOS工艺,设计一种不带电阻的低功耗基准电压源,该基准源工作电压范围1.2 V~3.6 V.在3.6 V和室温时测量最大的电源电流为130 nA.在-20℃~100℃温度范围内,该基准电压温度系数为7.5×10-6/℃.在1.2 V~3.6 V电源电压范围内,线灵敏度为40×10-6/V,且在100 Hz时电源抑制比为-50 dB.该基准电压源适合在一些例如移动设备、植入式医疗设备和智能传感器网络等节能集成电路上应用.     

衬底驱动超低压CMOS带隙基准电压源

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CMOS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(PSRR)为-63.8dB。采用Hspice仿真,在0.9V电源电压下,输出基准电压为572.45mV,温度系数为13.3ppm/°C。在0.8~1.4V电源电压范围内,输出基准电压变化3.5mV。基于TSMC0.25μm2P5MCMOS工艺实现的衬底驱动带隙基准电压源的版图面积为203μm×478.1μm。     

±1.5V 1.37×10~(-6)/℃电流模式CMOS带隙基准源的分析与设计

设计了电流模式曲率补偿的CMOS带隙基准源,基本原理是利用两个偏置在不同电流特性下的三极管,得到关于温度的非线性电流,补偿VEB的高阶温度项。用标准的0.6μm CMOS BSIM3v3模型库对该带隙基准源进行了仿真,结果表明在±1.5 V的电源电压下,输出基准电压为-1.418 55 V,-55～125℃较宽的温度范围内,输出电压的变化只有0.35 mV,有效温度系数达到1.37×10-6/℃。同时,带隙基准源具有较高的电源抑制比,在2 kHz下达到73 dB。     

改进结构的低压低功耗CMOS带隙基准源

提出了一种低电压、低功耗、中等精度的带隙基准源,针对电阻分流结构带隙基准源在低电源电压下应用的不足作出了一定的改进,整体电路结构简单且便于调整,同时尽可能地减少了功耗.该电路采用UMC 0.18 μm Mixed Mode 1.8 V CMOS工艺实现.测试结果表明,电路在1 V电源电压下,在-20～30℃的温度范围内,基准电压的温度系数为20×10-6/℃,低频时的电源电压抑制比为-54 dB,1 V电源电压下电路总功耗仅为3μW.     

一种二阶曲率补偿带隙基准电压源

利用CMOS工艺中Poly电阻和N-well电阻温度系数的不同,设计了一种输出可调的二阶曲率补偿带隙基准电压源.采用Chartered 0.35μm CMOS工艺模型,使用Cadence工具对电路进行了仿真,结果表明电路在电源电压为1.8V时可正常工作,当其在1.8～3V范围内变化时,基准电压变化仅有3.8mV;工作电压为2V时,输出基准电压在-40°C到80°C的温度范围内温度系数为1.6ppm/°C,工作电流为24μA,低频下的电源抑制比为-47dB.该带隙基准电压源的设计可以满足低温漂、高稳定性、低电源电压以及低功耗的要求.     

A New CMOS Current Reference with High Order Temperature Compensation

A new high order CMOS temperature compensated current reference is proposed in this paper, which is accomplished by two first order temperature compensation current references. The novel circuit exploits the temperature characteristics of integrated-circuit resistors and gate-source voltage of MOS transistors working in weak inversion. The proposed circuit, designed with a 0.6 Izm standard CMOS technology, gives a good temperature coefficient of 31ppm/℃ [-50-100℃] at a 1.8V supply, and also achieves line regulation of 0.01%/V and-120dB PSR at 1 MHz. Comparing with other presented work, the proposed circuit shows better temperature coefficient and Line regulation.     

A curvature calibrated bandgap reference with base-emitter current compensating in a 0.13/tm CMOS process

In bandgap References,the effect caused by the input offset of the operational amplifier can be effectively reduced by the utilization of cascade bipolar junction transistors(BJTs).But in modern CMOS logic processes,due to the small value of β,the base-emitter path of BJTs has a significant streaming effect on the collector current,which leads to a large temperature drift for the reference voltage.To solve this problem,a base-emitter current compensating technique is proposed in a cascade BJT bandgap reference structure to calibrate the curvature of the output voltage to temperature.Experimental results based on the 0.13 μm logic CMOS process show that the reference voltage is 1.238V and the temperature coefficient is 6.2 ppm/℃ within the range of-40 to 125 ℃.     

应用于模数转换的高精度带隙基准源

设计了一种应用于模数转换的高精度带隙基准电压源和电流源电路,利用温度补偿技术,该电路能分别产生零温度系数的基准电压VREF、零温度系数的基准电流IZTAT。仿真结果显示,采用标准0.18μm CMOS工艺,在室温27℃和2.8 V电源电压的条件下,电路工作频率为10 Hz和1 kHz时,电源抑制比(PSRR)分别为–107 dB和–69 dB,VREF及IZTAT的温度系数分别是20.6×10–6/℃和40.3×10–6/℃,功耗为238μW,可在2.4~3.6 V电源电压范围内正常工作。     

基于不同VTH值的新型CMOS电压基准

传统基准电路主要采用带隙基准方案,利用二级管PN结具有负温度系数的正向电压和具有正温度系数的yBE电压得出具有零温度系数的基准。针对BJT不能与标准的CMOS工艺兼容的缺陷,利用NMOS和PMOS管的两个阈值电压VTHN和VTHP具有相同方向但不同数量的温度系数,设计了一种基于不同VTH。值的新型CMOS基准。该电路具有没有放大器、没有BJT、结构简单等特点,适宜于标准CMOS工艺集成。在此给出了详细的原理分析和电路实现。该电路通过HSpice验证,其输出基准电压为1．22V,在-40～＋85℃内温度系数仅为30ppm／℃,电源电压为2．6～5．5V时,电源电压调整率为1．996mV／V。     

一种低温度系数带隙基准电压源

描述了一个具有高电源抑制比和低温度系数的带隙基准电压源电路。基于1阶零温度系数点可调节的结构,通过对不同零温度系数点带隙电压的转换实现低温度系数,并采用了电源波动抑制电路。采用SMIC 0.18μm CMOS工艺,经过Cadence Spectre仿真验证,在-20℃～100℃温度范围内,电压变化范围小于0.5mV,温度系数不超过7×10-6/℃。低频下的电源抑制比为-107dB,在10kHz下,电源抑制比可达到-90dB。整个电路在供电电压大于2.3V时可以实现正常启动,在3.3V电源供电下,电路的功耗约为1.05mW。     

基于温度补偿的无运放低压带隙基准源设计

设计了一种带温度补偿的无运放低压带隙基准电路。提出了同时产生带隙基准电压源和基准电流源的技术,通过改进带隙基准电路中的带隙负载结构以及基准核心电路,基准电压和基准电流可以分别进行温度补偿。在0.5μmCMOS N阱工艺条件下,采用spectre进行模拟验证。仿真结果表明,在3.3V条件下,在-20～100℃范围内,带隙基准电压源和基准电流源的温度系数分别为35.6ppm/℃和37.8ppm/℃,直流时的电源抑制比为-68dB,基准源电路的供电电压范围为2.2～4.5V。     

一种超低功耗基准电压源设计

设计了一种用于超低功耗线性稳压器电路的基准电压源,研究了NMOSFET阈值电压的温度特性。采用耗尽/增强型电压基准结构,显著降低了功耗。采用共源共栅型结构,提高了电源抑制比。设计了数模混合集成熔丝修调网络,优化了输出电压精度和温漂。电路基于0.35μm CMOS工艺实现。仿真结果表明,在2.2~5.5 V输入电压下,基准电压为814 mV,精度可达±1%。在-40℃~125℃范围内,温漂系数为2.52×10-5/℃。低频下,电源抑制比为-99.17 dB,静态电流低至27.4 nA。     

一种高电源抑制比带隙基准电压源的设计

设计了一种基于反馈电路的基准电压电路。通过正、负两路反馈使输出基准电压获得了高交流电源抑制比(PSRR),为后续电路提供了稳定的电压。采用NPN型三极管,有效消除了运放失调电压对带隙基准电压精度产生的影响,并对电路进行温度补偿,大大减小了温漂。整个电路采用0.35μm CMOS工艺实现,通过spectre仿真软件在室温27℃、工作电压为4 V的条件下进行仿真,带隙基准的输出电压为1.28 V,静态电流为2μA,在-20~80℃范围内其温度系数约为18.9×10-6/℃,交流PSRR约为-107 dB。     

A CMOS threshold voltage reference source for very-low-voltage applications

This paper describes a CMOS voltage reference that makes use of weak inversion CMOS transistors and linear resistors, without the need for bipolar transistors. Its operation is analogous to the bandgap reference voltage, but the reference voltage is based on the threshold voltage of an nMOS transistor. The circuit implemented using 0.35 μm n-well CMOS TSMC process generates a reference of 741 mV under just 390 nW for a power supply of only 950 mV. The circuit presented a variation of 39 ppm/°C (after individual resistor trimming) for the −20 to +80 °C temperature range, and produced a line regulation of 25 mV/V for a power supply of up to 3 V.     

高电源电压抑制比基准电压源的设计

在此通过对带隙基准电压源电路进行建模分析,针对逆变电路的中低频使用环境,设计了一个应用于高压逆变器电路中的高电源电压抑制比,低温度系数的带隙基准电压源。该电路采用1μm,700 V高压CMOS工艺,在5 V供电电压的基础上,采用一阶温度补偿,并通过设计高开环增益共源共栅两级放大器来提高电源电压抑制比,同时使用宽幅镜像电流偏置解决因共源共栅引起的输出摆幅变小的问题。基准电压源正常输出电压为2.394 V,温度系数为8 ppm/℃,中低频电压抑制比均可达到-112 dB。