一種基于LDO穩(wěn)壓器的帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)金梓才，戴慶元，黃文理上海交通大學(xué)微納科學(xué)技術(shù)研宄院，微米/納米加工技術(shù)國家重點(diǎn)。該電路使用三極管作為運(yùn)算放大器的輸入，同時(shí)省去了多余的等效二極管。這樣不僅結(jié)構(gòu)簡化，而且功耗更低。QuQ2、M5、M6構(gòu)成了高益、高電源抑制比的運(yùn)算放大器。皿1、皿3、皿4、皿7為偏置管，電容匚用于運(yùn)放的頻率補(bǔ)償，加運(yùn)放相位裕度，防止Vref振蕩輸出。同時(shí)經(jīng)過Q3、R3的電流產(chǎn)生與絕對(duì)溫度成正比（PTAT）的電流/3.電路中的ENH作為使能端，當(dāng)高電平時(shí)關(guān)斷帶隙基準(zhǔn)源。

　　由于Vbe3具有負(fù)溫度系數(shù)，Vt具有正溫度系數(shù)，因此只要選取適當(dāng)?shù)腞2、R3和n，就可以得到與溫度無關(guān)的基準(zhǔn)電壓1111.以減少失調(diào)電壓，R2取6kAR3取47成。

　　為了克服工藝的漂移，中R3由可調(diào)阻值的電阻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。如所示。R3由一個(gè)大電阻Rd串聯(lián)上三個(gè)小阻值的電阻Rn，2Rn與4Rn1121. 3LDO緩沖器電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析將以上所述的帶隙基準(zhǔn)與LDO緩沖器相結(jié)合，如所示。M1~M6組成了一個(gè)兩級(jí)運(yùn)算放大器。這里的Vdd由輸入電壓Vcc和基準(zhǔn)電壓Vref來獲得。由于Vref在1. 28V左右，所以要求誤差運(yùn)放的共模輸入電壓在1.28V左右，選用PMOS管作為輸入對(duì)管。

　　通過調(diào)節(jié)，使/b2R2 =今R1，因此從上式可以看出，G與Rl成正比。當(dāng)Rl很小時(shí)，G也很小。為了保證一定的負(fù)反饋環(huán)路增益，誤比較后得到差運(yùn)放要求較高的益，所以選用了兩級(jí)運(yùn)算放大VREF=VBE3+/3R3+（/3+//）R2器。同時(shí)為了保證足夠的相位裕度，使用G為密勒/b2R2（2）電容，在C1左邊形成負(fù)反饋環(huán)路主極點(diǎn)。

　　因?yàn)閷?duì)于緩沖器而言，為了能夠在M7上實(shí)現(xiàn)大的負(fù)載電流，驅(qū)動(dòng)小的負(fù)載電阻Rl，當(dāng)Rl　　為了實(shí)現(xiàn)誤差運(yùn)放小的失調(diào)電壓，在電路圖和版圖設(shè)計(jì)中，大Mi、M2的面積和M3、M4的面積。同時(shí)，在版圖布局中，注意Ml、M2和M3、M4的對(duì)稱排布。

　　負(fù)反饋環(huán)路使運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入電位相等，從而使流過電阻的電流恒定，因此輸出Vdd恒定。那么，Vdd可以為電源芯片中后續(xù)其他模塊提供電源供給，比如數(shù)字控制模塊、PWM比較器電路、振蕩器電路以及其他的保護(hù)電路。

　　4仿真結(jié)果是電源電壓為5V時(shí)，輸出電壓隨溫度的變化曲線，從圖中可以看出，當(dāng)溫度在一40C~125C之間變化Vref變化范圍在5 4mV以內(nèi)，同樣當(dāng)電源電壓為12V時(shí)，Vref變化范圍也在55mV內(nèi)，相當(dāng)于25ppm（。e.25X106）。

　　顯示低頻時(shí)電源抑制比為138dB而從可以看出電源電壓在4V~12V之間變化時(shí)輸出電壓只變化了0將本文設(shè)計(jì)的帶隙基準(zhǔn)電路與LD0緩沖器相結(jié)合，仿真結(jié)果如圖所示。

　　如所示，比較小負(fù)載電阻約為650左右。

　　比較大負(fù)載電流約為55mA.這表明，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了LDO強(qiáng)的帶負(fù)載能力。

　　如0所示，當(dāng)負(fù)載電阻為1KQ時(shí)，負(fù)載電容為10pF時(shí)，緩沖器負(fù)反饋環(huán)路益為29dB.相位裕度為633符合要求。

　　1為該電路的線性調(diào)整率，從圖中可以看出，溫度為27C下，當(dāng)V.從4V變化到12V的過程中，輸出電壓只變化了約17mV左右。輸出始終穩(wěn)定在3.3V左右，滿足要求。

　　5結(jié)束語本文給出了一種基于LDO穩(wěn)壓器的帶隙基準(zhǔn)電壓源設(shè)計(jì)方案。在LDO芯片越做越小的趨勢(shì)下，設(shè)計(jì)了一種簡化的利用三級(jí)管作為運(yùn)放輸入的帶隙基準(zhǔn)電壓源。與傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)相比，在簡化設(shè)計(jì)的同時(shí)獲得了高的性能。該基準(zhǔn)電壓源同樣具有高電源抑制比，良好的溫度特性等特點(diǎn)。采用華虹NEC（HHNEC）Q 35MmBCD工藝仿真結(jié)果表明，在5V的電源下，產(chǎn)生25Xl-V C溫度系數(shù)的帶隙基準(zhǔn)電壓。在LDO緩沖器方面，采用了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。仿真結(jié)果表明，多項(xiàng)指標(biāo)符合要求。