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!
/ u3 f- L% k5 {: R+ I, P是否有不需要 trimming 的 bandgap voltage reference?

5 M( r& M0 Q1 G; O$ Q6 q! |3 V+ p以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
+ }9 W# ~! C; Hbandgap voltage reference?
/ _; i- s1 M& n6 g9 r1 u2 w+ i關於CMOS的正負Tc
& J6 B& r2 N& n9 l$ d$ u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 ....
( M; S* g+ A6 b6 W. |0 q" S" v0 rbandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
: `; l5 }& L2 c  c# y7 V! m6 o6 hBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作
6 e* L4 L* B  A: ~5 u! F
. {  _9 t. m; f2 ~' v! Y$ 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
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
: I$ @1 ~  G5 C: I/ z2 B  F3 Z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
1 R9 U5 q! B8 }0 k/ f$ q9 S7 r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
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
8 z) D9 J. e9 S; e6 O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
- G; v2 }" }: `/ X! z! i( zgain=1時相位不能低於-180度
# D: c8 b: f! B6 |這是用波德圖去看
# ]) i6 {- A# l& R: @3 D若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
7 G5 q/ }; }% p1 j3 n: X$ k- h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)]
4 O2 C1 w4 y9 _' b3 A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
0 [7 k% |, s. H7 k+ C
[ 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。
( m, y, f7 j# q7 X& M. r1 S# S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，
  u. O$ ^0 ~9 a4 B4 X" t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。
7 G9 ]' j3 W  c# X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
% \! h; f7 b- S3 A* o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
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
# B1 m5 \+ _8 L6 U: M+ F; u, z5 Ooutput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
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　
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　
不過既然提出這問題　不妨可以試看看這樣ac分析對不對
* T& ~8 X1 \5 D1 _. O$ b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
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
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　　
, U2 }+ Q' `( C; M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...

請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.
! c# Y+ {( Y" k3 V
They 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
$ H1 w9 x  A) }. _(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.
4 [- H4 _. b) W. R(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
+ j" G  D( P& x( Z(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
6 a$ W9 u) M/ c2 W! k4 n) I# k( owill show up across temperature

: o% {& l( N3 D) fthen you decide your trimming range and PAD needed.
+ x  v  p# N9 i+ W0 |1 q
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.
& h! m6 J2 ^& K" H* q' u0 Z请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心
" K: r; ~" N9 k5 [
. o3 M' q& s, D- N這是 定電流 bandgap
6 D  S+ M% _6 K. o8 D3 j可產生低 1.25V vref

happybull

what's the volage over temperature?
PTAT.
& U! R& j+ S$ L5 _If you use this reference voltage in your IC,what will you get?
. Z6 h& u9 O" {5 q8 s% W. G
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?
. g$ ?+ t( E- l% k- Q$ P
i will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
My mistake.
* W+ o3 H4 I3 @: }! b9 a% r: bThis one comes from Razavi's book.

2 y% J$ a& ], h0 H[ 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?
And how will this bandgap start up?

3 {8 V% \& Y' P  r6 S. i& Q& E/ G" c& E[ 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,
- g  O5 {5 K5 f5 IR/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
: ]$ l; Y. w  _3 a  p  I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
1 r8 v6 S/ p  `" y  l' q若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
/ l/ L( A% n% l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 ~
2 F9 j. B9 W. Y3 x. g% {/ ^0 m疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster
5 ]% {3 Y2 v# \( M* l
$ ^5 T  |' b0 |# b  [
% `& B4 l1 v$ p7 S: Y- _1 Y$ R    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!