低壓低噪聲高性能基準的設計與實現(xiàn).pdf

1、目前隨著便攜式電子系統(tǒng)的普遍應用,對模數(shù)轉換器的功耗、速度和精度提出了更高的要求。電壓基準源作為其中的關鍵模塊之一,不僅要為ADC(模數(shù)轉換器)提供精確的偏置電壓,而且還為其提供比較電平,其性能將直接影響到系統(tǒng)指標。因此開發(fā)出滿足系統(tǒng)要求的基準源成為當務之急。采用CMOS工藝設計出適合于低壓、高速和高精度流水線ADC中應用的基準電壓源是本文的主要研究目的。本文基于帶隙基準源的各項指標和基本原理,分析了低電源電壓帶隙基準源的限制因素和各種

2、實現(xiàn)方法;分析了各種高階溫度補償。通過分析比較各種帶隙基準源的優(yōu)劣,得到適合ADC系統(tǒng)要求的帶隙基準源的設計方法。利用前面得到的設計方法,設計出低壓高階溫度補償帶隙基準電壓源及其啟動電路和核心運放,并采用共源共柵結構提高電源電壓抑制比。使用SMIC0.18μm的工藝庫,在Cadence仿真環(huán)境下,對四種工藝角進行仿真。結果表明在TT模型下,-40到125℃溫度范圍內,帶隙基準電壓源溫度系數(shù)為3.26ppm/℃;室溫25℃下,電源電壓抑制

3、比為-71dB,啟動時間為61ns;在1.5-2.1V電源電壓波動范圍內電源電壓調整率為0.43mV/V?；贏DC系統(tǒng)要求,對設計的帶隙基準電壓源進行數(shù)學統(tǒng)計分析和建模。使用Matlab仿真,得到各個參數(shù)的工藝誤差對輸出結果的影響。這對帶隙基準電壓源的流片具有指導意義。對差分基準中的緩沖器進行了建模,并對接電阻和開關電容混合負載的直流緩沖器進行了重點分析,得出了ADC系統(tǒng)速度和精度與緩沖器單位增益帶寬和跨導的關系?？紤]到差分基準源要抑