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?

8 k! ~: Z) z8 d: f以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
! F5 F( T4 E/ v5 e2 M( O7 mbandgap voltage reference?
0 q, ~3 [7 H- a! X關於CMOS的正負Tc
4 g6 X# _) }& i9 {) V; D1 [8 J0 o* `8 T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 ....
1 f$ I  L: I8 P) T. v9 kbandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
2 l7 B+ B( ^  h" @1 zBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作

& o; |9 k( A8 F( R* V, |* Z

[ 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
: V4 w8 d* v% ]1 r: S1 i' ]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
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
# V4 c8 I2 K( e4 Y& B9 O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
gain=1時相位不能低於-180度
這是用波德圖去看
; L0 e4 X  Y( @3 C  ]% M3 t若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
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)]
3 h- x" J, l: N; w, m, `: l4 p7 U; @4 \負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]
, [, Y$ D- y; N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
( j9 e/ M' j* C- h3 W+ |0 F
% V% T, L. [) W7 c0 x# U& Q[ 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。
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。
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
. ~4 ]! @4 y+ a2 c! k% @* V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
7 J- x) e# s! \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
" d; h5 n9 Z, N7 Z/ Xoutput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
8 F5 S7 r! g6 K! J2 J9 k' m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
1 v, I. M  c5 O0 G# }把它存回去 詳細指令可以參考一下mannual
) h' J6 S; o$ D0 P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　
" [* L$ K) x) O& g不過既然提出這問題　不妨可以試看看這樣ac分析對不對
5 Q2 ~) l) v- U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　　
( p  e; _& C+ 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

gimayon

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

0 r/ e4 R/ I  C, g請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.
- V, }3 y: r  C) j
They are multiple factors that you need to consider
$ h% A. N3 T6 d8 c(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.
# n; b- V8 q. ^(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
  F4 f# x& g1 s  ?5 q' R8 N0 v4 k(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.
. a5 K+ ]0 B1 K$ h(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
7 J+ X& V( J. f/ Q  k! m, v3 M(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
7 b, d; G6 ]$ W# [will show up across temperature

then you decide your trimming range and PAD needed.

! G3 ^% P/ o6 H( z) g  QHopefully 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.
# V0 f. i$ N& F$ X) ?/ e2 T! S请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心
/ a# g9 X: y- f+ ~+ x; S
這是 定電流 bandgap
" `+ Z* ?" _8 f& q, i0 d! z可產生低 1.25V vref

happybull

what's the volage over temperature?
: t! g- {! @8 \& [PTAT.
- j; P# j# L  G. \' E3 pIf you use this reference voltage in your IC,what will you get?
3 `+ X2 }* M, d: L
& p/ ^$ z! A. S4 f- a[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?

( m* x; t0 ]6 b* t" c; ^/ Ei will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
. v- ^- x; x2 F1 ~My mistake.
This one comes from Razavi's book.

8 @7 Q9 i* b9 C1 B6 C$ T) }[ 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?
  {+ J+ {4 D3 W/ \9 b& IAnd how will this bandgap start up?
% C( }) B0 R0 b$ 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,
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
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
1 m$ B5 j2 q! |2 S& u! k9 Jgain=1時相位不能低於-180度
這是用波德圖去看
$ G3 W& L, M, T, {: w若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain
5 a( n" g) v, u4 x! _* F以這個圖來講
正回授: (op g ...

: K# A, l& O- s+ k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 ~
; c1 z# g- L# q疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster

  w3 H" a1 F% x( K3 M- f9 \
    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!