在电子工程和集成电路设计领域,电压基准源是一种非常关键的组件,它能够为电路提供一个精确的、稳定的参考电压,不随外部电压变化而波动。电源抑制比(PSRR)是衡量电压基准源性能的一个重要指标,它指的是电压基准源对于电源噪声的抑制能力。一个高PSRR值的电压基准源意味着它能够更好地抵御电源噪声的干扰,保持输出电压的稳定性。此外,低功耗和低温度系数也是设计电压基准源时需要考虑的因素。
本研究论文介绍了一种全MOS晶体管(MOSFET)结构的电压基准源设计,该设计基于MOSFET的亚阈值区域、线性区域和饱和区域的不同特性。这种全MOSFET结构的电压基准源通过采用特定的电路设计,实现了高PSRR的特性。利用Cadence公司的Spectre模拟器进行仿真,结果表明,该电路在1.5V以上的供电电压下可以正常工作,并且输出电压为0.688V,温度系数为1.04×10^-5/℃(在-20℃到120℃范围内),在1MHz频率下的PSRR为-66.8dB,功耗小于9.83μW。
设计中所使用的CMOS 0.18μm工艺技术,这指的是在0.18微米的栅长尺寸上构建电路,这是2015年前后较为先进的半导体制造技术。该电压基准源特别适合于高PSRR和低功耗的低压降线性稳压器(LDO)应用,因为LDO在设计时对输入电源的稳定性要求非常高,而高PSRR的电压基准源能够提供稳定的参考电压,减少输入电源波动对输出电压的影响。
关键词:电源抑制比(PSRR)、预抑制、参考源、低压降线性稳压器(LDO)、调节器。
该设计采用了MOSFET晶体管的亚阈值特性,这是MOSFET导电特性中的一种,在亚阈值区域(也称为次阈值区),晶体管的漏极电流随着栅极电压的变化而呈指数型变化,这个特性在一定条件下可以用于构建低功耗电路。设计中可能使用了MOSFET的电流镜技术,通过精确匹配晶体管的特性,可以实现电流的稳定输出。
此外,论文中提及了电路的温度系数,即输出电压随温度变化的灵敏度,这也是衡量电压基准源稳定性的重要参数之一。设计要求电压基准源的温度系数足够低,以保证在不同的环境温度下都能提供稳定的参考电压。
该研究可能还涉及了CMOS工艺的优化,CMOS技术以其低功耗和高集成度的特性在集成电路设计中被广泛应用。在此设计中,除了实现电压基准源的基本功能外,还可能探讨了提高制造良率、降低成本和提高性能的方法。
论文中提到的模拟仿真结果,如PSRR、温度系数、功耗等参数,都是在电路设计阶段需要特别注意和优化的指标,通过理论计算和仿真测试,可以预测电路在实际应用中的表现,确保电路在各种工作条件下都具有稳定可靠的性能。对于电子工程师而言,理解和掌握这些知识是设计高效、稳定的电压基准源所不可或缺的。