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初学者必备!详细解读Bandgap带隙基准电压与电路稳定性仿真教程:包含科学文献分享与实践经验...

Bandgap 带隙基准,基准电压,参考电压,带启动电路,无版图,提供的工艺.18um,适合新手学习。 送对应电路的视频教学非常详细,适合新手入门 1.直接安装就可以跑了 2.跑出经典抛物线曲线 3.测试电源抑制比psr 4.稳定性仿真,整个环路的增益和相位怎么仿真 5.瞬态看电路能否启动 几篇关于基准的sci文献

带隙基准电路这玩意儿真是模拟电路设计的必修课,刚接触时看那些VBE和ΔVPTAT公式确实头大。不过用.18um工艺上手实操过几次后,你会发现它就是个温度系数互相抵消的魔术——把三极管的负温度系数和正温度系数的电压差揉在一起,最后整出个1.2V左右的铁憨憨电压。

先扔个基础网表镇楼:

* Bandgap Core M1 3 3 0 0 NMOS W=2u L=0.5u Q1 1 3 0 PNP Q2 2 3 0 PNP M=8 R1 1 4 15k R2 2 4 3k Xamp 4 5 6 OPAMP

这结构里最骚的操作是Q2用了8个并联三极管,R2/R1的比值直接决定曲率补偿效果。新手第一次跑DC扫描可能会遇到不收敛,记得在仿真器里加个".option gmin=1e-15"续命。

跑温度曲线时别直接用默认的.temp语句,用参数扫描更直观:

.dc temp -40 125 1 .probe V(6) #基准输出电压节点

这时候能看到经典的抛物线,像极了二次函数图像。重点看拐点位置——好的设计应该在27℃附近有最低温度系数,像我们某次仿真得到3.2ppm/℃时,组里实习生直接喊出"这不科学!"(后来发现是工艺模型误差hhh)

测PSRR要玩点花的,在电源上挂个交流源:

VDD VDD 0 DC 3.3 AC 1 .ac dec 10 1 100Meg .probe vdb(6) #单位dB的电源抑制比

重点看1kHz到10MHz频段的衰减情况。曾有个坑爹案例:某老哥的运放相位裕度不够,导致10MHz处PSRR反而回升,这货硬是熬夜三天才揪出米勒补偿电容值设错了。

说到稳定性仿真,别再用断环路那套老方法了,直接用stb分析:

.stb probe=差模源 start=1k stop=100Meg

看相位裕度至少留60度安全边际。有个冷知识:带隙基准的极点分布其实和偏置电流强相关,曾经把电流从5uA调到10uA,相位裕度从45度蹦到80度,活生生上演电子世界的水滴筹。

瞬态启动测试必须上心跳图:

.tran 1n 100u startup

电源用PWL慢慢爬坡,3ms内电压没稳定到1.2V±5%的可以直接抬走了。记得在启动电路里加个弱反型区工作的MOS管当开关,否则可能出现"薛定谔的基准"——仿真能启动,流片变砖头。

最后甩几篇硬核文献镇场子:

  1. 《A Curvature-Compensated CMOS Bandgap Reference》IEEE JSSC 1983(祖师爷级论文)
  2. 《Nanowatt-to-Milliwatt Power Management Circuits》里面第4章讲低压带隙设计
  3. 《带隙基准中的运放失调补偿方法》微电子学报2021(国产干货)

视频教学里有个魔鬼细节:教你怎么用Calculator抓取VBE的导数曲线,这个操作能让温度系数分析效率翻倍。建议新手把工艺文档里PNP器件的模型参数打印出来贴在工位上,哪天发现ΔVPTAT不对劲时,可能得回来查Is参数的工艺偏差范围。

http://www.cnnetsun.cn/news/26412.html

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