《CMOS模拟系统设计》课程教学课件（讲稿）第05章 电流和电压基准

西安交通大学研究生课程XIAN JIAOTONG UNIVERSITYCMOS模拟系统设计第5章电流和电压基准微电子学院张鸿hongzhang@xjtu.edu.cn

研究生课程 CMOS模拟系统设计 第5章 电流和电压基准 微电子学院 张 鸿 hongzhang@xjtu.edu.cn

主要内容基准的应用电流基准带隙基准 LDO西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准NIESTNJIAOTO2 /54Lab of Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 2 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 主要内容  基准的应用  电流基准  带隙基准  LDO

基准的应用产生模拟系统的偏置电流/电压ADC/DAC的参考电压LDO、DC/DC误差放大器的参考输入UVLO（under voltage lock-out）、OVLO西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准NIVEESIAOTO3/54LabofMixed-SignalSystems

Lab of Mixed-Signal Systems 3 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 基准的应用  产生模拟系统的偏置电流/电压  ADC/DAC的参考电压  LDO、DC/DC  误差放大器的参考输入  UVLO（under voltage lock-out）、OVLO 

基准的性能理想基准：不受PVT变化的影响不受输出电压/电流的影响不受噪声和其它干扰的影响易于设计和调节西安文道大学Chpt.#5.电流和电压基准VESIT4/54Lab of Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 4 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 基准的性能  理想基准：  不受PVT变化的影响  不受输出电压/电流的影响  不受噪声和其它干扰的影响  易于设计和调节

主要内容基准的应用电流基准带隙基准 LDO西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准NIESTNJIAOTO5 /54Lab of Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 5 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 主要内容  基准的应用  电流基准  带隙基准  LDO

电流偏置电路电流偏置VS.电压偏置引起误差电压偏置：连线寄生电阻引起IRdrop，ta,ERsRpOVrefanalog3blocklRin连线电阻对电流偏置影响很小AA,-VBRpIBRsIref西安文道大学Chpt.#5.电流和电压基准NIVEE6/54Lab of Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 6 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 电流偏置电路  电流偏置 VS. 电压偏置  电压偏置：连线寄生电阻引起IR drop，引起误差  连线电阻对电流偏置影响很小 RS RP IB VB Iref

电流基准的产生简单电流产生器lOUTlouIeQQMMIgtInaVcc-VBEDDGS=1inoutR0R产生小电流需要大电阻，增大芯片面积西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准NIVELJAOTONC7/54LabofMixed-SignalSystems

Lab of Mixed-Signal Systems 7 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 电流基准的产生  简单电流产生器 CC BE out in V V I I R    DD GS out in V V I I R     产生小电流需要大电阻，增大芯片面积

产生小电流的基准Widlar电流基准bipolarβF+ 1louTR2=0VBEI-VBE2βrβp +1Ic1lOUT- Vr InVrInloUTR2=0βrIsiIs2RLlouTIfβF-→00,IctIeNloUTQ1Q2VrInVrIn-loUTR2 = 0IsiIs2SR2IINVr InloUTR2lOUT西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准8/54Labof Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 8 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准 产生小电流的基准  Widlar电流基准  bipolar

INVr In=loUTR2loUTEXAMPLEInthecircuitofFig.4.31la,determinethepropervalueofR2togivelouT=5μA.AssumethatVcc=5V,R,=4.3k2,VBE(on)=0.7V,andβr-→co.5V-0.7V=1mAIiN =4.3kΩIN(1 mAVrIn=26mVIn137mV5μAToUTThusfrom(4.191)loUTR2=137mVand137mVR2= 27.4kΩ25uA西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准9 /54LabofMixed-SignalSystems

Lab of Mixed-Signal Systems 9 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准

MOS WidlarVGS1-VGS2-loUTR2=0louTR2+Vo2-Vov1=0ZRlOUT22M,M2+4R2Vovlk'(WIL)2k'(WIL)2loUT2R2R2西安文通大学Chpt.#5.电流和电压基准NIVEESITLJAOTONC10/54Labof Mixed-Signal Systems

Lab of Mixed-Signal Systems 10 /54 Chpt. #5. 电流和电压基准  MOS Widlar