全CMOS结构的基准电压源电路原理分析

1.写在前面

本次仿真的是2018年的论文[1]，无三极管和电阻的，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，温度特性好，但基准输出值不太好调节。

2.电路原理分析

NM1和NM2产生亚阈电流。NM3和NM4分负温度系数电压，NM4的Vds提供Vout的负温度系数电压。后面四级级联结构提供正温度系数电压，通过PM10的电流调节正温度系数的大小。所有MOS管均工作在亚阈值区。

三个核心电路模块原理如下：亚阈电流产生电路、CTAT负温电压降压电路以及多级PTAT电压电路。

3.仿真结果

DC温度特性曲线如下，温度系数TC=8.203ppm/℃。

trans仿真和电源电压扫描如下，最低可工作于1.1V。在1.8V电源电压下，静态总电流451.961nA。

该结构输出基准值的调节不方便，但是是个全CMOS基准的好结构，低功耗面积小温度系数低等优势明显。论文中该基准源用于LDO中。