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?

以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
2 G4 }2 Z. w. B* j9 z+ F% g" gbandgap voltage reference?
9 d4 Q+ V5 D  O  |/ v+ j; m8 J, \關於CMOS的正負Tc
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 ....
bandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
0 d) Q6 L1 D  {9 O# y9 QBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作
& H2 n' d6 x% B( O9 [' `
5 K7 ~! l4 P! ]
  P. C2 v" @8 m
[ 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
3 W% B1 d; x& L+ w7 @6 K8 G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
+ C1 S$ O2 _6 @( P' t6 o- Y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
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
! h0 R) C  n4 I正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
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
$ B4 T' E! a) x' a- D
  H1 n0 n8 ^1 f2 Y# s5 `[ 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。
% I  g# s+ M! h7 Y; _1 ?, ^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。
6 a  s/ w% I: \, J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
& V7 K1 |; R- C( ^& u* q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
/ Z2 f& e* P2 ]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
* C  t& ^9 A6 x: j9 A然後再用.ac分析
/ T  F& j& _  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
; [* L! Y9 M" D) Q8 @. i) {# o( Y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　
8 _; K# D/ M& V8 L: E0 _9 [- m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
( f3 C' N8 x- a* e8 X% c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
  Q2 f+ Y$ |# W  d4 b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
$ z( V: w! x" H4 H  `1 O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　　
6 F- N6 W  `; i; V, o& 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...
: W. n3 ~: q8 P+ K: z
請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.

! h$ \" y6 W; UThey are multiple factors that you need to consider
5 i$ ]9 H/ _9 e5 o6 ^/ y(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.
( i1 s( q; r8 J  m0 C( P(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
; _+ `7 }$ Y, N: [9 z; f) r6 p  i: V(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 H: p& M* z, E" [5 Q(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
8 V" @' [  [8 Z" K6 Y, Y(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
% u( P" T& l9 {7 X5 w% Gwill show up across temperature
. u/ V# M- P9 t) @6 m6 a& g
7 ^3 j& }  m. {7 Y( I. Nthen you decide your trimming range and PAD needed.

, y" Z8 \' n7 M$ RHopefully 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.
请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心
0 `7 d; }, I* x$ f( U9 Y
這是 定電流 bandgap
可產生低 1.25V vref

happybull

what's the volage over temperature?
PTAT.
3 ^* p$ j" m1 HIf you use this reference voltage in your IC,what will you get?
6 D  w/ y1 h, o
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?
% `/ }% f: G  P: x- S/ \0 @8 _
i will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
My mistake.
This one comes from Razavi's book.

[ 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?
3 A" ^0 _- J8 b4 K% e6 Q: q) IAnd how will this bandgap start up?
1 m$ _1 @, N4 U: k. }
. j+ h, o$ O/ S, W[ 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
/ v5 I5 a* a  I; A9 o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
! X7 @0 T, [" g$ Q: d  }gain=1時相位不能低於-180度
! g$ w- r& t. q/ G9 J- _! z2 Q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
以這個圖來講
1 _) J2 S, y" m! r4 w正回授: (op g ...

8 _/ Y/ i' e5 H7 i& t& k- H* b/ R
: P/ i8 I( B& f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 ~
/ H2 I. c( B5 I0 z6 R* z疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster

# [7 u  T+ E( T4 J
7 O. ~1 @4 N3 W5 |: ~5 a# g3 G    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!