第一课 Bandgap 工作原理及电路图`

---

提示：写完文章后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

---

前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：简单介绍Bandgap原理，对电路进行搭建，主要部分为Bandgap的核心电路，差分对输入的折叠式共源共栅，启动电路，再对其进行一个直流仿真来看管子的工作状态是否符合要求，最后扫描Bandgap与温度的关系。

---

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、Bandgap原理

二、电路部分

 电路图

 测试电路

三、电路原理

 Bandgap的核心电路

电流镜：
 1. 电流镜做负载可以使得电流具有相同的温度特性且提供相等的偏置电流
 2. PMOS设置1u的长度，如果太短的话，会存在沟道长度效应的影响
如果沟道太长的话，会使得晶体管的截止频率ft会降低，对高频的信号放大能力会变弱，另外沟道长度的大小会决定本征增益gmro，沟道越长本征增益越大

三极管： 设置multiplie比为1：8以获得正温度系数ΔVBE，除以电阻可以得到电流
电阻：两边电阻相同保证两个PMOS的漏端相等，这样确保PMOS的电流相等

 折叠式共源共栅放大器

输入为PMOS的差分对：
 1.PMOS的1/f 噪声会比较低
 2.运放输入电压比较低INP，INN接在三极管的发射级，最低为0.7v，如果用nmos来做输入对管的话，那底下的电流源的饱和电压会不够，并且bandgap在启动的开始，这个VIN,VIP是接近与0电平的非常低，输入对管nmos很有可能不工作
**PMOS的电流源：**直接由基准电流镜像为1.25u
运放输出为折叠共源共栅：INN与INP必须如图所接，因为强负反馈可以调节PMOS管的栅极电压来确保PMOS的漏级相等，反馈过程：如果INN > INP ，则输出电压增大使得，电流源栅极电压增大，使得电流源电流降低，则INN支路由于一个电阻使得，INN下降的速度比INP快点一点，是的INN下降，从而相等。
**底下电流源：**是经过两次镜像来的

后面有可能会修改这个偏置电路，因为消耗太多的电压裕度为 2V_GS

 启动电路

三个二极管连接：主要是用来降低A点的电位，得反相器快闪翻转使得整个启动电路处于关闭状态

电路的启动：
 V_BG是bandgap的输出，其连接到一个类似反相器上：当电路刚刚启动时候V_BG = 0，则反相器的NMOS关闭，PMOS导通，则VBG将跟随电源电压变化，等于电源电压减去二极管的压降，使得反相器右边的nmos管导通，此时PDn一定要电源电压（PDp为0，控制的NMOS为关闭状态可以正常输出VBG），这样就会使得PDn下面NMOS管导通，使得电流源的栅极下拉到地，从而实现有电流。
 随着 V_BG会逐渐的升高，当bandgap电压稳定下来后，反相器电压会进行一个翻转，翻转以后会使得反相器输出为低电平，用于启动的NMOS处于关闭状态不会再去控制电流镜的栅极电压。则PDn控制的下面nmos不会导通（PDn一定要电源电压，PDp为0）。
电路的关闭：
 当PDp为高电平，VBG电压拉到0电位，则PDn输出为低电平，PDn控制的PMOS也会导通，则电流源的栅级处于一个电源电压，电流为0 ，整个电路处于关闭状态

PD为控制端 输出两个信号PDn ，PDp
PDn 控制

PDp控制

VBG控制

四、直流仿真

 直流仿真整个电路的直流状态，确保每个晶体管都在合适的工作状态
 ADE简单直流仿真来看管子的工作状态

 电流源输出5uA电流，处于饱和状态

电流镜处于饱和

共源共栅工作正常

有源负载管子饱和

输出对管饱和

电阻怎么设计呢？
就是根据电阻比例关系使得Bandgap电压抛物线在常温下是一个0斜率的时候，也就是0温度系数。

五、直流扫描Bandgap与温度

得到曲线，上面显示在25°时候，处于一个0温度系数

如何计算温度系数 （单位ppm）
电压变化率=（电压最高值-最低值）/（两点之间的中间电压），温度系数=电压变化率/（温度变化范围)）*1e6

六、调节Bandgap电压

像上面说的调试那个电阻的比值

将串联个数24改为20，阻值变小，那么原来是在25°为零温度系数，由于阻值变小则为负温度系数，接下来验证
重新仿真

另外用串并联方式来构造一个精确电阻，并且电阻的宽长比一样，这对于画版图也会很方便

---

总结

提示：这里对文章进行总结：

 例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了Bandgap电路的搭建，接下来进行稳定性仿真，噪声仿真。