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!
. Z1 N8 i& J9 Q! I' Z# @$ `; r是否有不需要 trimming 的 bandgap voltage reference?
5 _& }& u* k: U1 Q6 }2 }3 C. O
以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
bandgap voltage reference?
關於CMOS的正負Tc
如何在CMOS process 中做好溫度感應器?
0 n* ]/ A+ H5 ?% f* p# ^2 y, q( cBandgap 如何做到好的line regulation?
+ }5 j' |6 \; K3 a9 J( f+ R2 P3 i請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
7 q% t$ l# l  B3 obandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
BandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作
& c/ B, w6 u8 H1 v6 a6 A: w
/ b7 x0 P( u% M1 x( ^# ^. }
2 n0 Y( q: e1 l5 p* S& O1 |
4 z! C/ p* c& J3 Y9 C6 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
6 G0 j: r' m  Z! E/ U$ X0 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
$ Y) t, a* j* ~  B5 K) H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
& J8 `9 `- S0 j% v' t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
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
. R) \( b1 {4 w1 V! Bgain=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
/ l% Z2 P. W, K# c9 F' E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
0 ^1 J% L# X2 T! `+ G
* Q3 r! s% r$ P( m[ 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。
4 h- J2 z0 |% n$ W9 K& S" n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，
; _7 |1 Z% t( L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。
- C, H9 |# Y+ @+ {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
' |, A1 t/ i; R  T* l, f" 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
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
然後再用.ac分析
# v' P1 m" E: y7 A1 }: x9 r' i% M/ u  C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
1 y4 F. t/ w9 A- H# H1 u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　
9 h& L" Z% [  G. a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
7 c. f0 R  ^7 u/ 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
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
" ~  r7 ~  A: ]) c7 g. C. g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　　
# R+ O5 a, `3 e/ J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.

  v2 _  ^+ O8 h2 j# v+ l5 YThey 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.
) O( G; D/ k$ `, ?5 f. x+ y(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 P) S6 f2 `* ~" l: S1 H" g- C+ ~(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.
$ I3 n* ?- X7 ?9 y( m' c- [6 e- p(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
- Z2 Z3 d0 N2 G( Q3 L( }' B5 T(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
( L3 Z/ J# O; [" m+ _will show up across temperature
$ o3 b8 y4 g; u2 J; f
0 A6 b  M/ O! ^/ Vthen you decide your trimming range and PAD needed.
4 ~; R2 ?% ^  V/ D3 p5 h
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.
9 V. P- l1 f, `1 D请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心

這是 定電流 bandgap
3 X, U4 j% O8 V8 |8 t8 Z0 U! L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?
) |# k" g( ~# O) z3 M+ u/ K( J
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?
  m$ }# ~6 n2 ~' `0 I
i will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
; }( L( {7 M% F4 CMy mistake.
2 ^# S/ T! D  n! ]/ Z( zThis one comes from Razavi's book.
+ g% y8 G) Q/ R: N
9 S* Q" v% n7 q4 K9 f  q% \[ 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?

  r) k; Z  s) L- R8 B[ 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
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
# n9 `4 ?% V1 V$ a! A' {4 B2 r以這個圖來講
# L' j* s, z! E  z" v7 V* G, \0 L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 ~
* o6 z+ t0 E0 X( m- d% s疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster

, {9 Y0 y' {" T3 @5 E  C
    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!