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 A7 P9 I( d9 Y( m$ ?
6 `4 P. y! x/ u/ z, W$ a以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
6 D) ~# u. h7 F3 Nbandgap voltage reference?
9 ~. B2 C- U; `$ z, o關於CMOS的正負Tc
' U2 y  b8 s' \- c, s5 |如何在CMOS process 中做好溫度感應器?
Bandgap 如何做到好的line regulation?
請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
: o- B( Y% [+ ^. x1 ]bandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
BandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作

. _1 t8 g& k- _; U) g( [7 }
- v1 X2 ^6 a# I0 t
3 z2 S1 D; ]; R3 L, E[ 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
, I1 |9 M1 C( G8 N8 zBandgap 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
4 s+ l' j1 J) z) W; h7 T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
( j6 ]. K# n  Y  K: V, Q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
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
6 d7 P& U, M* d' i+ d( q/ Tgain=1時相位不能低於-180度
" v1 U* ~# R: W8 k+ n這是用波德圖去看
若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
% a; u$ P( Z: u6 h9 g! M2 ?6 L以這個圖來講
' l+ Z+ D. G7 \; O- L" c正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
0 p  D- s, \' Q' G6 v; J! N+ T* ?; [負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]
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

/ ]: d5 j) ?! M+ ?6 s7 G[ 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。
6 g4 Z$ K" T3 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，
+ Z, I; u' K( I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。
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
9 {" j0 V& g$ c, A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
, ^/ r, P7 R; H. k" f# q然後再用.ac分析
* B  Y: l$ p7 }8 \5 K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
5 T  ^0 G3 L2 ?+ H把它存回去 詳細指令可以參考一下mannual
# i  N4 e* V+ n$ n+ k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　
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　
! d' w+ S0 R8 v& N不過既然提出這問題　不妨可以試看看這樣ac分析對不對
' o3 {0 c; e0 q) S' @( b8 F% l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
! E6 v4 ~$ ~" O& Y7 y  y  E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
6 X" b9 u- E6 I7 x( B7 K9 h' x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　　
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...

) {4 |6 c2 e( V  O# j% k請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.

& m0 i* ^- w$ }9 u4 d: IThey 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.
/ S9 u% s7 M' B3 Y( U9 g(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
5 Q9 k  k0 M# A3 ]/ |2 T* H(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.
) a0 Q+ |  b! y& v8 I( Y(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
(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
" W' M6 a( L. A1 A  f1 ]7 `will show up across temperature
* C* O6 F9 p3 P5 D$ b2 j) V6 T
& ~8 Q# V" d6 g& tthen you decide your trimming range and PAD needed.
; L- ]$ }+ c8 H0 f, R
& A  j2 L& I6 t9 G- \4 ]. \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.
! X/ X  s1 P. Q( k' ?7 Z3 h5 M! p请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心
) b) W! i( z1 z- t' Y- G+ `% ]
5 D+ v2 a, S) o! h( N這是 定電流 bandgap
( j# f" K) F5 b4 B( P! v1 A: E可產生低 1.25V vref

happybull

what's the volage over temperature?
PTAT.
If you use this reference voltage in your IC,what will you get?
; h, Z! @" G& a  T" n9 W
/ j  P5 i. |/ u* \. ?. U" }[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?
  o  i- u6 Q9 ?# m, g
( W7 }( x6 f# f8 c2 C, c0 Ji will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
My mistake.
This one comes from Razavi's book.
4 U8 D  U3 P) a, K. u2 J( y0 M
[ 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 ]3 |% q$ @) o' o% z1 g: eAnd how will this bandgap start up?
- `! u! x5 G+ R8 n
! @9 J# g+ f, K[ 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,
7 O: W! m0 t3 I7 F5 w7 BR/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
7 }; E6 U5 [' ?% F4 T: V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
若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
/ e+ E3 X) f) ^以這個圖來講
正回授: (op g ...

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 ~
- h* _- ]7 D& R: A( h) C5 i: i疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster


& C% y/ f  G5 \- a) \& v. R- I' Z    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!