集成基準(zhǔn)源電路設(shè)計 : 從二極管到高階帶隙基準(zhǔn)源圖書目錄

緒論

Chapter 1 基礎(chǔ)知識

Chapter 2 電流基準(zhǔn)源

Chapter 3 電壓基準(zhǔn)源

Chapter 4 高精度基準(zhǔn)源電路的設(shè)計

Chapter 5 系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境分析 2100433B

該書共分為5章，介紹了基準(zhǔn)源設(shè)計相關(guān)的基礎(chǔ)知識、電流基準(zhǔn)源設(shè)計、電壓基準(zhǔn)源設(shè)計、高精度基準(zhǔn)源電路設(shè)計，以及系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境分析等方面的內(nèi)容。

基準(zhǔn)電壓源是一種在工藝、電源電壓、溫度變化時能夠提供穩(wěn)定輸出電壓的電路?；鶞?zhǔn)電壓源廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、智能傳感器和電源轉(zhuǎn)換器等電路中。

基準(zhǔn)電壓源是模擬集成電路的重要組成部分，在許多集成電路中都需要精密又穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器。目前采用的基準(zhǔn)電壓源設(shè)計方法主要有三種：掩埋齊納二極管、XFET（外加離子注入結(jié)型場效應(yīng)管）和帶隙基準(zhǔn)電壓源，帶隙基準(zhǔn)電壓源包括雙極型和 CMOS 帶隙基準(zhǔn)源 。掩埋齊納二極管基準(zhǔn)電壓源和 XFET 基準(zhǔn)電壓源都具有精度高、穩(wěn)定性好的特點，但是二者的制造過程不能與標(biāo)準(zhǔn) CMOS 工藝兼容，并且掩埋齊納二極管基準(zhǔn)源的電源電壓高、工作電流大、功耗大。

基準(zhǔn)電壓源設(shè)計的關(guān)鍵點在于精度高、溫漂小，帶隙基準(zhǔn)電壓源利用硅的能帶隙作為基準(zhǔn)電壓，可以實現(xiàn)高精度，采取一些溫度補償?shù)霓k法，可得到幾乎不受溫度影響的基準(zhǔn)電壓。 2100433B

基準(zhǔn)電壓源定義

幾乎在所有先進的電子產(chǎn)品中都可以找到電壓基準(zhǔn)源，它們可能是獨立的、也可能集成在具有更多功能的器件中。例如： 在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器中，基準(zhǔn)源提供了一個絕對電壓，與輸入電壓進行比較以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)字輸出。

在電壓調(diào)節(jié)器中，基準(zhǔn)源提供了一個已知的電壓值，用它與輸出作比較，得到一個用于調(diào)節(jié)輸出電壓的反饋。 在電壓檢測器中，基準(zhǔn)源被當(dāng)作一個設(shè)置觸發(fā)點的門限。

基準(zhǔn)電壓源理想基準(zhǔn)電壓源

理想的電壓基準(zhǔn)源應(yīng)該具有完美的初始精度，并且在負載電流、溫度和時間變化時電壓保持穩(wěn)定不變。實際應(yīng)用中，設(shè)計人員必須在初始電壓精度、電壓溫漂、遲滯以及供出/吸入電流的能力、靜態(tài)電流(即功率消耗)、長期穩(wěn)定性、噪聲和成本等指標(biāo)中進行權(quán)衡與折衷。

基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)源的類型

兩種常見的基準(zhǔn)源是齊納和帶隙基準(zhǔn)源。齊納基準(zhǔn)源通常采用兩端并聯(lián)拓撲；帶隙基準(zhǔn)源通常采用三端串連拓

基準(zhǔn)電壓源實現(xiàn)方式

1.電阻分壓：

只能作為放大器的偏置電壓或提供放大器的工作電流。這主要是由于其自身沒有穩(wěn)壓作用，故輸出電壓的穩(wěn)定性完全依賴于電源電壓的穩(wěn)定性。

2.普通正向二極管

不依賴于電源電壓的恒定基準(zhǔn)電壓，但其電壓的穩(wěn)定性并不高，且溫度系數(shù)是負的，約為-2mV/℃

3.齊納二極管

可克服正向二極管作為基準(zhǔn)電壓的一些缺點，但其溫度系數(shù)是正的，約為 2mV/℃

4.溫度補償性齊納二極管

體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單便于集成;但存在噪聲大、負荷能力弱、穩(wěn)定性差以及基準(zhǔn)電壓較高、可調(diào)性較差等缺點。這種基準(zhǔn)電壓源不適用于便攜式和電池供電的場合。

5.帶隙基準(zhǔn)源（采用CMOS，TTL等技術(shù)實現(xiàn)）

運用半導(dǎo)體集成電路技術(shù)制成的基準(zhǔn)電壓源種類較多，如深埋層穩(wěn)壓管集成基準(zhǔn)源、雙極型晶體管集成帶隙基準(zhǔn)源、CMOS集成帶隙基準(zhǔn)源等。“帶隙基準(zhǔn)源”是七十年代初出現(xiàn)的一種新型器件，它的問世使基準(zhǔn)器件的指標(biāo)得到了新的飛躍。

由于帶隙基準(zhǔn)源具有高精度、低噪聲、優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于電壓調(diào)整器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(A/D, D/A)、集成傳感器、大器等，以及單獨作為精密的電壓基準(zhǔn)件，低溫漂等許多微功耗運算放。

任何系統(tǒng)設(shè)計的難點都在于在成本、體積、精確度、功耗等諸多因素的平衡與折衷。為具體設(shè)計選擇最佳基準(zhǔn)源時需要考慮所有相關(guān)參數(shù)。有趣的是，很多時候選用較貴的元件反而使系統(tǒng)的整體成本更低，因為它可以降低制造過程中補償和校準(zhǔn)的花銷。2100433B