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摘 要

本文主要研究的是一种快速启动高PSRR带隙基准电路的设计，首先通过参考许多国内外对快速启动高PSRR带隙基准电路的研究报告，分析了快速启动高PSRR带隙基准电路对整个电路的研究意义，然后深入理解了带隙基准电路各种原理，接着基于Cadence软件设计出了一个性能指标PSRR约为110dB，启动时间70us，温度系数3ppm/℃的快速启动高PSRR带隙基准电路，并通过仿真完成了相应的性能指标，画出了版图。

设计出的带隙基准电路的整体结构包括三个部分：带隙基准产生电路、PTAT启动电路和运算放大器，PTAT启动电路实现整个带隙基准电路的启动，运算放大器使带隙基准电路内部环路的两个点电压在数值上保持相等，带隙基准产生电路由电阻进行二次分压产生；并通过Cadence的SPECCTRA仿真工具进行了仿真，最后通过Cadence的Virtuso、Diva与Dracula工具进行了版图设计。

关键词：带隙基准电路；高PSRR；快速启动；Cadence应用

Research and design of a high speed PSRR band gap reference circuit Abstract

The main research of this paper is a quick start high PSRR band gap reference circuit design, first by reference to many at home and abroad on the rapid start-up of high PSRR band gap reference circuit study, analyzes the quick start and high PSRR band gap reference circuit research significance to the whole circuit, and in-depth understanding of the band gap reference circuit principle, then cadence software design based on the performance index PSRR is about 110dB, the start time 70us, temperature coefficient 13ppm/ DEG C quick start high PSRR band gap reference circuit, and the corresponding performance indicators through simulation, painting out the layout.

Design with the overall structure of the bandgap reference circuit consists of three parts: bandgap reference generation circuit and operational amplifier circuit, a PTAT promoter, PTAT starting circuit implementation of the band gap reference circuit start-up and operational amplifier to maintain equal in value with the loop of internal bandgap reference circuit two point voltage, bandgap reference generating circuit by the resistance of secondary pressure generated; and simulated by cadence SPECCTRA simulation tools, finally by cadence virtuso, Diva and Dracula tool, the layout is designed.

Keywords: Bandgap Reference circuit; High PSRR; Fast start; Cadence application

目 录

摘 要 I

第一章 绪 论 1

1.1 快速启动高PSRR带隙基准电路研究背景 1

1.2快速启动高PSRR带隙基准电路的研究意义 1

1.3国内外快速启动高PSRR带隙基准电路的研究趋势 1

1.5毕业设计结构及工作安排 2

第二章 带隙基准电路的基本原理 3

2.1 带隙基准的含义 3

2.2 带隙基准电路的指标参数 3

2.3 带隙基准电路工作原理 3

2.4带隙基准电路的高阶温度补偿 4

第三章 快速启动高PSRR带隙基准电路的总体设计 5

3.1启动电路的设计 6

3.2带隙基准产生电路的设计 6

3.3运算放大器的设计 6

第四章 基于Cadence快速启动高PSRR带隙基准电路设计 8

4.1基于Cadence PCB的设计流程 8

4.2快速启动高PSRR带隙基准电路原理图设计 8

4.2.1制作元件及创建元器件库 8

4.2.2原理图设计 9

第五章 基于Cadence快速启动高PSRR带隙基准电路仿真结果 10

5.1 仿真工具介绍 10

5.2 PSRR指标仿真结果 10

5.3启动时间仿真结果 10

5.4温度系数仿真结果 10

第六章 快速启动高PSRR带隙基准电路的编辑版图和验证 12

6.1 版图设计工具简介 12

6.2快速启动高PSRR带隙基准电路的版图 12

6.3快速启动高PSRR带隙基准电路版图验证 12

第七章 快速启动高PSRR带隙基准电路误差分析 14

7.1MOS管的失调 14

7.2三极管的误差 14

7.3电阻的误差 14

7.4电流的失配 14

第八章 快速启动高PSRR带隙基准电路的设计总结 15

8.1电路的设计过程 15

8.2设计体会 15

致 谢 16

参考文献 17

绪 论

1.1 快速启动高PSRR带隙基准电路研究背景

在电路设计的初期，研究人员常将齐纳二极管作为比较好的基准电压源，在利用齐纳二极管时，为了得到较低的温度系数，通常采取的设计是将一个反向击穿的齐纳二极管与一个正向导通的硅二极管串联，反向击穿的齐纳二极管有着正温度系数，而正向导通的硅是负温度系数[^[1]]，通过这样可以得到零温度系数的基准电压。

但是这种设计有一个缺陷：早期的齐纳二极管的击穿电压往往发生在硅的表层，由于半导体的晶格缺陷的影响，齐纳二极管会出现很大的噪声，为了避免这样的问题，早期的工艺处理上采用掩埋齐纳二极管的方式来克服这样的问题的。但是齐纳二极管结构简单，需要较大的电源电压才能达到效果，这样给电路设计带来了很大的局限。

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