一种6.9 ppm/℃ 92 dB PSRR基准电压源的设计

摘  要： 提出了一种利用简单结构实现高阶指数曲率补偿和高电源电压抑制比的带隙基准电压源。利用正温度系数的反向饱和电流IS和双极型晶体管正向导通时的电流增益β以及Trimming修条电阻实现温度补偿，同时采用Wilson电流镜和电压负反馈技术来提高PSRR。仿真结果表明，该基准电压源达到了6.9 ppm/℃的温度系数，低频时PSRR最高达92 dB和39.3 ppm/V的线性调整率。
关键词： 指数曲率补偿；温度系数；电源电压抑制比；Wilson电流镜
       基准电路广泛应用于模拟电路、数字电路以及数模混合电路。基准电压可不随供电电压、温度变化甚至工艺的变化而变化[1]。传统的带隙基准电压具有一阶温度特性，由具有负温度系数的双极型BE结电压VBE和具有正温度系数的热电压VT组合得到。由于VBE的非线性，一阶温度特性基准，其温度系数在20 ppm/℃～100 ppm/℃[2-4]。为了得到具有更低温度系数的基准，设计基准时引入了高阶补偿技术，如Soog提出的二次温度补偿技术[5]；Lee提出的指数曲率补偿[2]；Rincon-Mora提出分段线性曲率补偿[3，6]及Leung提出的利用高阻多晶电阻和扩散电阻的温度特性进行补偿[7]。以上方法的基本思想是引入高阶项以抵消VBE温度系数的高阶项。要提高电源抑制比(PSRR)，可以使用共源共栅(cascode)技术、利用电容滤除噪声技术或者输入电压预调整技术[6]。本文提出了一种宽电源电压范围、低温度系数、高PSRR的带隙基准电压源，通过放大反向饱和电流IS实现指数曲率温度补偿，使用Wilson电流镜和电压负反馈技术提高PSRR。

   
     一阶温度补偿涉及到抵消温度T的一次项，而高阶温度补偿涉及到抵消温度T的高次项。因此，高阶温度补偿不能仅仅通过传统的线性补偿来实现。