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（十七）基于Cadence 617的Bandgap基准源简单设计教程

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一、设计要求二、原理图分析三、三极管温度特性 1. 电路图 2. 仿真 ∂V~BE1~,∂V~BE2~,∂ΔV~BE~ 三、计算电阻值四、扫描MOS曲线五、OP 设计 1. OP电路图 2. 测试电路 3. op直流仿真六、添加OP去BG电路 1. BG直流仿真 2. 查看温度曲线 3. 调节温度系数和电流七、仿真 1. 直流仿真 2. 稳定性仿真 3. 添加启动电路 4. 上电仿真七、总结

一、设计要求

L A B : V r e f = 1.2 o r 0.8 ， ∂ V r e f ∂ T ∣ T = 60 ° = 0 ， I D 4 = 10 u LAB :V_{ref} = 1.2 \,or\,0.8 ，\frac{\partial V_{ref}}{\partial T} \small \mid T=60°=0，I_{D4} = 10u LAB:Vref=1.2or0.8，∂T∂Vref∣T=60°=0，ID4=10u

二、原理图分析

∣ I D 4 ∣ = V T ln ⁡ n R 1 + ∣ V B E 1 ∣ R 2 = 1 R 2 ( ∣ V B E 1 ∣ + R 2 R 1 V T ln ⁡ n )

|𝐼𝐷4|=𝑉𝑇ln𝑛𝑅1+|𝑉𝐵𝐸1|𝑅2=1𝑅2(|𝑉𝐵𝐸1|+𝑅2𝑅1𝑉𝑇ln𝑛) | I D 4 | = V T ln ⁡ n R 1 + | V B E 1 | R 2 = 1 R 2 ( | V B E 1 | + R 2 R 1 V T ln ⁡ n ) ∣ID4∣=R1VTlnn+R2∣VBE1∣=R21(∣VBE1∣+R1R2VTlnn)
V B G = R 4 R 2 ( ∣ V B E 1 ∣ + R 2 R 1 V T ln ⁡ n ) V_{B G}=\frac{R_{4}}{R_{2}}\left(\left|V_{B E 1}\right|+\frac{R_{2}}{R_{1}} V_{T} \ln n\right) VBG=R2R4(∣VBE1∣+R1R2VTlnn)

三、三极管温度特性

1. 电路图

2. 仿真 ∂V_BE1,∂V_BE2,∂ΔV_BE

运用 deriv 函数 添加 V_BE1 ,V_BE2 的斜率到输出，再添加 ΔV_BE 的斜率

_{∂VBE1 肯定比 ∂VBE2 要大，这样 ∂ΔVBE 才会为正}

三、计算电阻值

用 (1) 可以算出 R1 / R3 = 9.47（使左边为 0 达到 0 温度系数）
∂ V out ∂ T = ∂ V B E 1 ∂ T + ( k q ln ⁡ n ) R 1 R 3 ( 1 ) = ∂ V B E 2 ∂ T + ( k q ln ⁡ n ) ( 1 + R 1 R 3 )

∂𝑉out ∂𝑇=∂𝑉𝐵𝐸1∂𝑇+(𝑘𝑞ln𝑛)𝑅1𝑅3(1)=∂𝑉𝐵𝐸2∂𝑇+(𝑘𝑞ln𝑛)(1+𝑅1𝑅3) ∂ V out ∂ T = ∂ V B E 1 ∂ T + ( k q ln ⁡ n ) R 1 R 3 ( 1 ) = ∂ V B E 2 ∂ T + ( k q ln ⁡ n ) ( 1 + R 1 R 3 ) \,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\,\, ∂T∂Vout =∂T∂VBE1+(qklnn)R3R1(1)=∂T∂VBE2+(qklnn)(1+R3R1)

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上面求得
∂ V B E 1 ∂ T ∣ T = 60 ° = − 1.7 m V / ° C ， ∂ V B E ∂ T ∣ T = 60 ° = 179 u V / ° C \frac{\partial V_{BE1}}{\partial T} |_{T=60°} = -1.7mV/°C，\frac{\partial V_{BE}}{\partial T} |_{T=60°} = 179uV/°C ∂T∂VBE1∣T=60°=−1.7mV/°C，∂T∂VBE∣T=60°=179uV/°C

当 _{R1 / R3 = 9.47} 温度系数为 0，对应现在电路图 _{R2 / R1 = 9.47}
V B E = 0.7 V ， V T = 26 m V ， l n 8 = 2.1 V I D 4 = 1 R 2 ( 0.736 V + 9.47 × 54.65 m V ) = 10 u ⟹ R 2 = 124.8 K ⟹ R 1 = 13.18 K V_{BE} = 0.7\,V，V_T = 26\,mV，ln8=2.1V \\I_{D4}=\frac{1}{R_2}\left(0.736V+9.47\times 54.65mV \right)=10u \\\Longrightarrow R_2 = 124.8K \\\Longrightarrow R1= 13.18K VBE=0.7V，VT=26mV，ln8=2.1VID4=R21(0.736V+9.47×54.65mV)=10u⟹R2=124.8K⟹R1=13.18K

四、扫描MOS曲线

从三极管的温度曲线仿真得 _{VEB1 = 0.736V} ，即输入共模电平为 0.736V，输出可以通过MOS管仿真得到为 1.565V

五、OP 设计

V i n = 0.736 V , V D D = 2.5 V , V O U T = 1.565 V ， A V = 60 d B 左右 V_{in} = 0.736V ,V_{DD} = 2.5 V,V_{OUT} = 1.565V，A_{V}=60 dB左右 Vin=0.736V,VDD=2.5V,VOUT=1.565V，AV=60dB左右