無三極管亞閾值CMOS基準(zhǔn)電壓源電路原理分析

1.寫在前面

本次仿真的是2006年的論文[1]，結(jié)構(gòu)簡單，無三極管，利用CMOS亞閾值導(dǎo)電指數(shù)特性做溫度補(bǔ)償替代三極管，極大減小了面積和功耗，能在低壓工作，但是溫度特性較差。

2.電路原理分析

通過M10和M11的電流疊加通過R3獲得基準(zhǔn)輸出電壓。輸出電壓表達(dá)式整理后是由VGS和VT線性疊加，VGS與溫度負(fù)相關(guān)，VT與溫度正相關(guān)，調(diào)整電阻即可線性補(bǔ)償溫度，使最終輸出與溫度無關(guān)。

論文[1]中原理寫的很詳細(xì)，我做的筆記如下，注意公式(5)中寬長比是因?yàn)閬嗛撝祵?dǎo)電公式中的I0是與寬長比成正比的。

3.仿真結(jié)果

在TSMC180nm工藝下仿真其溫度特性曲線、靜態(tài)功耗、溫度系數(shù)。

電源電壓Vcc=1V，輸出基準(zhǔn)242mV，能夠低壓工作。溫度系數(shù)92.57ppm/℃，靜態(tài)功耗4.4uW。亞閾值CMOS確實(shí)極大降低了功耗，無三極管也大大減少了面積，但是溫度特性補(bǔ)償也更復(fù)雜了。