一种带隙基准电压源的设计与仿真

　　2.1 带隙基准核心电路

　　带隙基准核心电路采用一阶补偿技术，温度系数一般能达到(10～20)×10-6℃。如图2所示，为本设计的带隙基准电压源的核心电路，图中用PMOS电流源作为偏置电流，由于MOS管的沟道长度调制效应会导致显著的电源电压依赖性。为解决这一问题，可利用共源共栅结构良好的屏蔽特性，电路中的电流源采用共源共栅结构。同时为减小运放失调电压的影响，可采用两个三极管级联的结构。运算放大器用来保证N1和N2两点的电位相等。根据理论分析可知，适当调整晶体管Q1～Q5的发射极面积和电阻R1～R5的电阻值，可产生与温度无关的基准电压VREF。

2.2 运算放大器

　　图2中运算放大器的实际电路如图3所示，该运放电路是由M11～M17组成的二级运算放大器，其中M11～M15组成的差分放大器是一级放大器，M16和M17组成共源极放大器作为放大器的第二级。差分放大器的输出接在M17的栅极。M11为差分放大器提供电流，M12和M13是一对PMOS差分输入，M14和M15组成的电流镜作为有源负载。电容C1是补偿电容，一般取5pF。

　　2.3 偏置电路设计

　　如图4所示，偏置电路为二级放大器的M11和M16两管提供偏置电压Vb。

　　3 带隙基准电压源的仿真结果

　　由图5可知，当温度在-25～80℃变化时，输出基准电压在1.249 5～1.250 7 V之间变化，可得其温度系数为

　　满足设计要求。

　　由图6可知，当电源电压在3～5 V之间变化时，输出基准电压在1.251～1.208 V之间变化，变化范围在43 mV以内，满足设计要求。

　　4 结束语

　　设计了一款带隙基准电压源，在LTspice下画出原理图，产生网表后，在Hspice下仿真，结果表明，温度系数为9.14×10-16℃，电源电压在3～5 V之间变化时，基准电压在43 mV以内变化，满足设计要求。