一阶和二阶温度补偿低压带隙基准电路设计

1 写在前面

最近做了个低压带隙基准电压源课设，分享一下两个经典电路的温度特性结果分析，分别是一阶温度补偿和二阶的。其余运放、启动电路、参数以及所有仿真结果等期末结束把课设报告单独发一个。课设指标要求如下：

2 一阶温度补偿带隙基准

本次用到的一阶补偿带隙基准Banba教授1999年提出的[1]，拉扎维教授的书12.7节也详细介绍了这个电路[3]，也可以参考胡滨前辈的硕士学位论文[2]，介绍的非常详细。核心电路如下：

运放用的是二级密勒补偿运放。调节R1可以线性补偿温度特性，温度特性调整完毕后，调整R4完成输出基准电压值的调节。在温度特性曲线界面用计算器输入公式计算温度系数，TC=(ymax(VS("/vref"))-ymin(VS("/vref")))/(average(VS("/vref"))*165)*1000000。TSMC180nm工艺下，仿真温度特性曲线如下（TC=5.897ppm/℃）：

3 二阶温度补偿带隙基准

本次用到的二阶补偿带隙基准基于文献[4][5]，除了加入的二阶补偿电路，其余与一阶的一样，核心电路如下：

调节R0完成一阶线性补偿，R45完成ln项补偿，温度补偿完后调节R3完成输出基准值调节。candence仿真测试电路以及温度特性曲线如下（TC=2.438ppm/℃）：

4 提高输出精度

基准输出值trans仿真会非常不稳定，加一个RC低通滤波器和单位增益buffer输出精度就会更加高[2]。仿真电路和结果对比如下：

红色图为0.5s瞬态仿真VBG，粉色为接了RC+buffer后的Vout，明显提高了精度，RC越大，输出精度越高，但是面积也损失了很多，需要trade-off。buffer还是同样的两级密勒补偿运放。

5 总结

a.顺序：设计运放-设计偏置电路-调节电阻调温度系数-调节电阻调节输出基准值。

b.底下的两篇硕士论文介绍很详细，值得入门者阅读。

c. 二阶温度补偿确实提升了一倍的温度系数。其余仿真结果期末结束再上传。