bandgap voltage reference?

mt7344

bandgap voltage reference 在實際上都需要做 trimming.
要使用何種方法?才可以使 bandgap voltage reference 使用的 trim pad 最少?
要注意哪一些的製程變異才可以有比較準確的情形!
是否有不需要 trimming 的 bandgap voltage reference?
9 C5 s8 V0 F- L9 a
5 K0 c2 K, C/ r& B% k( Y( R以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
& n$ A6 Z: `  }" jbandgap voltage reference?
) Z4 n3 r/ f6 H- G% K8 c3 j關於CMOS的正負Tc
2 K! s; U0 K/ s# r如何在CMOS process 中做好溫度感應器?
& W# X) g6 N- S* J! GBandgap 如何做到好的line regulation?
( C# n# v2 k. v  v請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
bandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
/ u0 h5 ?4 t6 L' R5 V  tBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作
' X' C+ Y: Q' F- c8 F7 f$ E9 g/ h
: Y; I; I; s- v" Z& K

[ 本帖最後由 sjhor 於 2008-7-4 09:46 AM 編輯 ]

finster

我以前作過Bandgap reference circuit,所以提出一些個人的看法
# W; q1 ]6 W2 M% k0 |  c4 I( m$ B& `Bandgap reference circuit需不需要作trimming,其實,只要process的穩定度夠,SPICE model夠準,電路的simulation夠週研的話,其實是不用作trimming的
9 S$ m7 Z; c+ I  I3 V2 D我以前曾用UMC 0.18um作Bandgap reference circuit,沒有作trimming,但有留一些option以備process的變動,結果量測出來的IC在TT/FF/SS三種corner中,實際量測出來的Bandgap voltage都相當地穩,而且,我們還特地作thermal量測,從-30度一直變化到150度,結果Bandgap voltage在TT/FF/SS也只有3%的變化量而以
但,同樣的架構,換成MXIC 0.5um,結果在TT的實際IC量測中,Bandgap voltage的變化量高達20%-30%,而且die-to-die還是隨機變化,根本無法用trimming來補回來
$ G' f* U! i" K$ a, ^, u% X所以,process夠不夠穩定是一個很重要的因素,若技術不好,那就要有相當的心裡準備
$ `) r$ [: Q- n, @* r- f0 L另外,一般作trimming是從電阻著手,作法是多畫一些備用電阻來作trimming,從1.25V Bandgap voltage為基準,然後往上下各可調5%-10%的變化量(看各人對於process的考量而定)

leonken01

典型的bandgap电路如图所示，我想得到整个电路的DC Gain， phase margin等，如何用仿真的方法测试出来？多谢。

monkeybad

迴路從OP負端輸入打開 在上面灌ac input 然後再看電阻回授分壓點的波德圖就可以了
gain=1時相位不能低於-180度
這是用波德圖去看
7 O0 E4 s3 o3 D) j9 |若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
% Y2 ]( m: Y# l3 d以這個圖來講
正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
+ l6 n3 j/ k0 k/ w* a負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]
. w! g! W* _+ ?4 e0 L: q所以我們令R0+R1=R2+R3, M0=M1, ro為無限大, 可以再化簡一下
這是我的推導   
如果有錯請更正

) ~* D2 ?- `2 w' d7 ]( T[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-10-20 01:18 PM 編輯 ]

leonken01

多谢， 你的推导很正确。
' r6 h, {1 j: d+ G9 b6 d怎么从OP负端断开是不是同时要保证电路的直流工作点不受影响呢， 那怎么连接方法，
整个电路上有正回授负回授两个环路， 电阻回授分压点是指R2和R3的中间那一点， 还是R1和R0中间的那一点， 如果从OP的负端加入AC信号的话， 电阻分压点是R2和R3中间的那点， 不是就测试了负回授的bode图吗。
8 h' }6 g! I2 p+ `能指点一下具体的操作吗。 多谢。

monkeybad

打開迴路前 我們要確保打開前打開後各個電路節點的DC偏壓都一樣
先跑DC或是.op算出OP負端的電壓多少 到時候再用這個電壓當作DC偏壓
& B& |. z6 N: l所以這個點就輸入 Vin(隨意自己取的) xxx(op負端輸入節點) 0 DC電壓值 ac=1
output量的是R2 R3的分壓點 可以下.ic V(分壓點)=DC電壓值 把它固定起來
然後再用.ac分析
4 ^1 Z4 t+ P  E7 ?4 ^) ~  f4 M$ l# g& y或是可以下.save這個指令 先把每個節點電壓先存起來 然後再下.load指令
把它存回去 詳細指令可以參考一下mannual
我是把正回授電路當成是轉移函數的一部分 然後我只分析負回授 這樣應該是兩個都有分析到吧　
& b4 T- O$ E' L0 z* e! ~不過好像bandgap電路一般應該會穩定　至少我做的電路是穩定的　所以我也沒仔細去做ac分析　
% Y# s. h" m  W/ {, P9 r0 w不過既然提出這問題　不妨可以試看看這樣ac分析對不對
7 [! K6 r# m  M. R( ?" E& J% p" R如果真的還是會振　而且已經確定正回授小於負回授　那可能是OP出問題
# S3 U- e9 h2 T* s2 G嘗試在OP output端加一些電容負載　把dominant pole往內推　讓系統變成one pole system
1 _; u/ a$ Y" E& \! I以確保相位降低小於180 另外OP不要用two-stage的 用one-stage的就可以了　　
8 ^) G( {+ u0 f8 b' D/ ~不然整個系統會變成3 pole system很難補償　dominant pole出現在op的output

gimayon

段開後用 L 與 C 接回去 模擬 封閉迴路的 AC GAIN 與 PHASE...

8 N: \7 k. x  C  g請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.

8 s$ S# {: z4 }8 u! S: RThey are multiple factors that you need to consider
(1) your requirement of Bandgap accuracy. Is it a 1% or a 10% bandgap? This actually depends on how you are going to use the Bandgap reference.
(2) Process variations would be another factor, this is what out of our control. You can "Monte-Carlo" your circuit across the Vcc and process corners to determine your trimming ranges
(3) What you should control are the circuit components matching. Say the circuit posted by Mr Leonken01, matching of Q0, Q1; M0, M1, M2 and all the R are extremely important.
9 g$ `5 k& e1 s: e* r6 u(4) Circuit structure also important, as the circuit mention above, it would be tough to match the current legs of M0, M1 and M2. Unless you need the low voltage Bandgap, I would not recommend this circuit
/ H5 m; ]3 y' h% N1 X6 d. x(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
8 Q6 s! v$ H1 p& Swill show up across temperature
( V# Y6 `- P/ ~9 p. a
7 Y" A! N. v9 c. y( A* v9 \then you decide your trimming range and PAD needed.

Hopefully these help.

happybull

各位都有发表高见. 我看这个电路不是BANDGAP. 应该叫PTAT 电压.
- ^- }9 \& ^7 M) r; _' C请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心

這是 定電流 bandgap
( j! o1 D3 D( Y3 F) ^2 ?+ m3 Z可產生低 1.25V vref

happybull

what's the volage over temperature?
+ }3 P& E9 z2 d# IPTAT.
9 h( {0 a; [7 l  `/ l# h$ D: RIf you use this reference voltage in your IC,what will you get?

! q: X6 I) J$ Z" T[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?

1 [# H) E+ ?& U; ?" b' i' vi will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
My mistake.
; j  F; B2 R% u; Z' |7 xThis one comes from Razavi's book.
* Z; ^- Q+ G2 t# A
; h" a2 d: v% n. S0 B' \5 x; c[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:54 PM 編輯 ]

happybull

Anybody knows how to choose R0,1,2,3,4,5 to get a bandgap?
+ \5 r/ D; \, \. b# T' n* B; cAnd how will this bandgap start up?

; f- o1 C% e4 D[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:56 PM 編輯 ]

hdqkwr

This Bandgap can generate a Vbg that is less than Vref=1.205V,R1=R3,R2=R0,R1+R2=R3+R0=R,
R/R4 should be around 11 or 12 as convention bandgap has output Vref=1.205V,than you will get output in this bandgap as Vbg=Vref*R5/R.If you have chance,you can see some papers,there are many paper s about this literature.

LGHHUST

從M0之路分析之，流過R1的電流為負溫度悉數電流，流過R4為正溫度悉數電流，兩者之和搆成0溫度悉數電源，鏡像到負載輸齣為零溫度悉數電壓。

122013137

原帖由 monkeybad 於 2007-10-20 12:55 PM 發表
2 {) ~7 J" D4 {/ ]迴路從OP負端輸入打開 在上面灌ac input 然後再看電阻回授分壓點的波德圖就可以了
% B1 i; s; c- bgain=1時相位不能低於-180度
# A3 i* r4 a' L- C$ R# L: ^這是用波德圖去看
( G0 {* ~% h0 \+ ~& f若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
9 B, o) q+ f5 Z' d% N; F1 [以這個圖來講
正回授: (op g ...

! Q$ x) M& O: z) b: m7 t我觉得这样算正负反馈系数不对吧，第一是反馈负载效应没考虑到，第二是计算中，如正反馈系数，怎么能直接认为 v+ - v_ = v+ 呢~ 这里v_ 并不是小信号地啊 ~
% _7 M5 T8 r0 S: U3 e疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster
4 t5 D5 w  c+ d

    感謝分享!!!很實用

ian77316

感謝分享~~很實用的的文章~~

Raygo

謝謝分享!很有用的資訊!