无三极管亚阈值CMOS基准电压源电路原理分析

1.写在前面

本次仿真的是2006年的论文[1]，结构简单，无三极管，利用CMOS亚阈值导电指数特性做温度补偿替代三极管，极大减小了面积和功耗，能在低压工作，但是温度特性较差。

2.电路原理分析

通过M10和M11的电流叠加通过R3获得基准输出电压。输出电压表达式整理后是由VGS和VT线性叠加，VGS与温度负相关，VT与温度正相关，调整电阻即可线性补偿温度，使最终输出与温度无关。

论文[1]中原理写的很详细，我做的笔记如下，注意公式(5)中宽长比是因为亚阈值导电公式中的I0是与宽长比成正比的。

3.仿真结果

在TSMC180nm工艺下仿真其温度特性曲线、静态功耗、温度系数。

电源电压Vcc=1V，输出基准242mV，能够低压工作。温度系数92.57ppm/℃，静态功耗4.4uW。亚阈值CMOS确实极大降低了功耗，无三极管也大大减少了面积，但是温度特性补偿也更复杂了。