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影响基准源性能的因素研究

刘剑  
【摘要】:模拟电路中广泛地包含电压基准和电流基准。“基准”这一术语说明基准电压和电流比一般电源具有更高的精度和稳定性。模拟电路使用基准源或者是为了得到与电源无关的偏置,或者是为了得到与温度无关的偏置,其性能好坏直接影响电路的性能稳定。 本文在进行了基准源分类比较和了解其发展状况的基础上,把能隙基准电压源作为研究重点,从理论上分析了能隙基准源的基本结构及原理,并对(基射结电压)VBE作了精确分析,对能隙基准源的矫正作了分析,从而得出能隙基准源的决定因素。同时结合所做项目——负电源线性调整器,对其所采用的能隙基准源进行了完整的设计分析,最后完成了负电源线性调整器的版图设计。在设计电路过程中,仔细考虑了设计中所遇到的各种问题,并着眼于如何 在设计电路的同时最大限度的克服工艺和制造的误差。采用某公司成熟的双极工艺库及专用SPICE 模型对所设计电路进行了仔细模拟仿真,并最终达到设计要求。并且还采用PCB 测试电路实现了电路功能,进一步验证了电路的实用性。在版图的设计过程中,充分考虑了各种版图设计因素,应用标准的设计流程,设计出达到设计要求的版图,最后借助设计软件Cadence 对版图进行各种必须的验证并最终通过验证。 在负电源线性调整器的设计过程中,出于折衷考虑,牺牲了能隙基准源的部分性能。为了进一步改进它的性能,提出了三极管用作可控电阻在基准源电路中应用的新思路,在此基础上构建了一种带反馈的应用工作在深度饱和区的三极管作为压控电阻的三管能隙基准源电路新结构,并分析了三极管作为可控电阻的工作原理和三管能隙基准源输出电压的影响因素,进而利用这一原理控制电压基准源的驱动电流,大大改善了电压基准源的输入调整率(从95ppm/v 降低到0.7ppm/V),降低了它的温度系数(从48.4ppm/℃降低到10.7ppm/℃) ,具有一定的高阶补偿能力,实现了电压基准源的稳定输出。


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