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[問題求助] bandgap voltage reference?

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1#
發表於 2007-10-18 09:29:06 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
bandgap voltage reference 在實際上都需要做 trimming., R! z8 R( z: h+ w, g# o& B& c
要使用何種方法?才可以使 bandgap voltage reference 使用的 trim pad 最少?( G' r. A3 y8 f
要注意哪一些的製程變異才可以有比較準確的情形!( d3 T9 v8 y0 g& d0 a& B
是否有不需要 trimming 的 bandgap voltage reference?
, R# R- v2 c& t6 R$ e( B, E; x
1 l3 `7 H$ A4 B, Y6 Q$ h# Z以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
8 H' W; e& ?) N# z. q2 Hbandgap voltage reference? & W* ^1 w4 y( W! N8 k* N' e: r9 M6 [
關於CMOS的正負Tc
4 F% O9 i2 h% o2 z+ a如何在CMOS process 中做好溫度感應器?
1 J) u( v/ ?* x6 u: w* I: ]5 s, ZBandgap 如何做到好的line regulation? ) B8 B0 b# s" V5 z$ ?  H$ T% T
請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
. E! k( N0 `! M' A/ Z1 ebandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
1 I7 r% N) f3 R+ P* Z8 }  dBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作
1 M  H# t" O; e  R9 U. o8 D+ b8 n8 [3 ~% Q% C, W+ f- `1 ]6 s

" R' ?, {; [3 N2 }8 K8 i0 G( l5 R8 O  j; E) t2 d+ E7 G5 V+ i6 o* b
[ 本帖最後由 sjhor 於 2008-7-4 09:46 AM 編輯 ]
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2#
發表於 2007-10-19 02:15:31 | 只看該作者
我以前作過Bandgap reference circuit,所以提出一些個人的看法
$ p) z8 ~3 `# j- h, {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
* {' g9 e  A1 B  _: @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) R( i: B' U# k9 N2 H
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$ [! H3 g0 F9 q+ h2 Y2 f$ W
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
, v0 n6 H. {2 O+ r2 _( Z* U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)

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fea7777777 + 2 很實用的回答!!
yhchang + 3 Good answer!

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3#
發表於 2007-10-20 00:57:22 | 只看該作者

hi, 如何测试整个bandgap电路的环路稳定性啊?

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。

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x
4#
發表於 2007-10-20 12:55:29 | 只看該作者
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3 s: O- h3 g4 I! i& A* e( A
gain=1時相位不能低於-180度* ^- J- w( }+ t% [+ [& M
這是用波德圖去看9 G# i) U; ]1 U% {
若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
" ]% x$ z; A) k1 p) n9 L以這個圖來講% \2 f, x  V. g/ O/ Y/ |1 O
正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
" z6 w7 N# t; O: \4 t負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]0 s" D& K; A2 N, ^& l  D5 G5 _
所以我們令R0+R1=R2+R3, M0=M1, ro為無限大, 可以再化簡一下* }0 ^: }: Z! q+ z
這是我的推導   " f, g: F* I# p4 F. |8 X. k
如果有錯請更正
6 `, T0 u6 v! @7 M/ g/ q/ `3 x" O" T6 T: j* {9 m
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-10-20 01:18 PM 編輯 ]
5#
發表於 2007-10-20 14:16:14 | 只看該作者
多谢, 你的推导很正确。) {$ Q; ]9 Q& |. @2 S  Q! Z) v
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,
; `4 a: q! c. T: R+ K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。
. m8 {9 |( x6 v1 p5 u能指点一下具体的操作吗。 多谢。
6#
發表於 2007-10-21 01:50:40 | 只看該作者
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# p3 Q+ u$ f$ n( F4 b
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
4 y+ `$ D' B1 f* ~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
8 o" b. l) k2 E5 {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
+ w5 q8 i$ ^; k  x- z9 M  x+ K5 Z然後再用.ac分析
% Q! E$ i  [$ \2 K0 E; [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
% F9 L; j$ q) r& O6 I% i  m把它存回去 詳細指令可以參考一下mannual   E+ @' G! s1 n( h
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 
3 X) x1 m+ f5 |  z* |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 4 @3 f: o' B( ]* U$ e2 h
不過既然提出這問題 不妨可以試看看這樣ac分析對不對
; ~" p# C' F2 J$ n# ^( H  y4 f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
, E9 e* y9 g1 P8 k- w% ^$ U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
4 ]' Z  E, M# V) f& g, j# \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  
9 s6 l$ x( T& j, P8 t不然整個系統會變成3 pole system很難補償 dominant pole出現在op的output
7#
發表於 2007-10-22 12:26:39 | 只看該作者
段開後用 L 與 C 接回去 模擬 封閉迴路的 AC GAIN 與 PHASE...
0 Q5 v$ g2 r  r! a7 A9 Z
' t* m6 F' r/ u7 z3 u8 T$ J請看 ALLEN

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8#
發表於 2007-10-27 16:36:19 | 只看該作者

Reply for mt7344

I would like to reply to our friend mt7344.
! i  L! J- M' |$ u
/ _" n/ m; l# \0 M+ BThey are multiple factors that you need to consider
4 o/ t) v0 \* ?(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." _( }* m; z( f/ d! e
(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; r6 h, Q. d: ^/ `
(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.
/ [- M9 z, L; Y% w( K8 @% G(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/ D3 w# `' r4 B! I4 q( I9 `
(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
# c9 U2 x6 E( I! V; E0 G' Bwill show up across temperature8 }  m4 u* w# R" g. W
1 [' }. x0 B$ \) Z
then you decide your trimming range and PAD needed.7 h6 E+ Q. _! Q

' u8 q0 ], _3 z0 e3 `$ b/ YHopefully these help.

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9#
發表於 2007-11-11 14:20:05 | 只看該作者

这个电路是 BANDGAP 吗?

各位都有发表高见. 我看这个电路不是BANDGAP. 应该叫PTAT 电压.1 Y3 ~! K: }' w/ t* D6 G
请版主,版副指点.
10#
發表於 2007-11-13 09:14:45 | 只看該作者
這丁丁級問題 不用版主費心$ G$ W4 K5 A& s! y5 Q
1 _- `9 n' u2 A9 a# @$ U
這是 定電流 bandgap % a1 T& B' L* B  l& a. N% f
可產生低 1.25V vref
11#
發表於 2007-11-13 10:58:07 | 只看該作者

回復 10# 的帖子

what's the volage over temperature?
" r, t6 y. q- k* Y( G; OPTAT.
- I" R  E2 L. y1 |( q- {  s8 VIf you use this reference voltage in your IC,what will you get?7 V. J$ {* l* F$ I3 }! K' h& H
  U( q" i6 @) }$ j; C
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]
12#
發表於 2007-11-13 12:29:10 | 只看該作者
what is the voltage over temperature ?
- R" C  c7 {- ], @
+ D2 t" b. X# H, [9 vi will get vref and current which independ on temp
13#
發表於 2007-11-13 19:35:46 | 只看該作者
Ooooooooooooh.; M. i* A/ L  h1 {: d- x8 T  ^+ A
My mistake.
% B! V3 X/ N* }' _$ @. }# FThis one comes from Razavi's book.7 {- Q( q0 D  X: d; ]( C
/ t" l1 g% n/ K; m
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:54 PM 編輯 ]
14#
發表於 2007-11-13 19:55:25 | 只看該作者
Anybody knows how to choose R0,1,2,3,4,5 to get a bandgap?
8 t/ y% c  M! `4 B' ]% UAnd how will this bandgap start up?; ~* B2 g0 {+ J0 t

  a- H) z' p' R  B1 U[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:56 PM 編輯 ]
15#
發表於 2008-3-29 19:37:40 | 只看該作者
This Bandgap can generate a Vbg that is less than Vref=1.205V,R1=R3,R2=R0,R1+R2=R3+R0=R,. a+ j# G% i6 S( E! J0 J
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.
16#
發表於 2008-7-6 10:57:16 | 只看該作者

回復 9# 的帖子

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。
17#
發表於 2008-12-10 17:32:12 | 只看該作者
原帖由 monkeybad 於 2007-10-20 12:55 PM 發表
8 \9 e$ H9 C( ]+ @8 l1 V4 A# a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- ~$ X  _# Z) {3 n/ y) Q" g
gain=1時相位不能低於-180度
3 `2 C% p7 |  Z3 k5 T這是用波德圖去看
4 ]2 e9 W, p8 n: z! q若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain0 Z1 t8 z5 N4 J7 R) }
以這個圖來講
# }( _5 u% o2 H正回授: (op g ...
! [" M) i1 h- \- u# Q/ q
1 l& k6 C, K2 O' l
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 ~* Y) _, d- ]6 c, V3 B. p0 `1 {
疑惑~· 望高人解释下 吸血
18#
發表於 2011-11-2 17:59:33 | 只看該作者
回復 2# finster
; M7 S1 I: M* O& b- t& S+ s5 |2 R: [& U$ e
9 Z$ t5 ]* t  w- I
    感謝分享!!!很實用
19#
發表於 2012-1-8 22:42:09 | 只看該作者
感謝分享~~很實用的的文章~~
20#
發表於 2012-4-18 17:45:09 | 只看該作者
謝謝分享!很有用的資訊!
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