Bandgap reference後彷真時出現振盪

wjie8716

自己做的一個簡單的bandgap，原理圖如下
$ L0 h* w/ d4 @5 z: i$ w1 Z. ^
! |  d4 Z9 ]- e. x- \7 }- m* x電壓是1.2v,0.13的工藝。電路在hspice中仿真時沒有問題，輸出0.3的參考電壓。
, [2 e. G1 _  k/ a2 [1 n" [4 J但是劃過版圖後在spice中做後彷真，則工作不正常，出現了振盪現象。vref波形如下圖
0 j( b/ g# x* h2 p9 q, d3 j- X. j
9 }0 t% @9 R& F! @& x8 r放大器的輸入端也有相應的振盪，振幅達到了1v.而從前仿真及原理來看，應該在0.3v左右保持穩定。

+ V8 r1 W4 V. ]. G/ {不知道各位大大有什麼建議，會是啟動電路的原因還是放大器的故障呢？

jimwang94306

There is no detail information, no circuit file, no Post SIM parasitic SPICE file.  This makes helping you very difficult to sa he least.

zhangyunwu5555

此電路為低電壓工作的BGR，拉扎維課後習題中亦有研究，可將其源論文下載學習。

yuyingdugu

放大器的正负极接错了，形成正反馈。

semico_ljj

电路结构就有问题，产生Vref的方法不对！去看看Razavi的书

jackrabbit

..... 推導一下他的電路再來說對不對吧!
% R  j" G/ Y: P& j% c不是什麼電路都要照著Razavi的做~
, B' m! D4 u1 u* M他那是教科書, 只有最基本的概念, 很多電路在他書裡是找不到的~
4 b' l1 C# S  U, l
' E- k/ k6 o" }! u$ Q如果pre-sim 正常, post-sim會振盪
8 S# d$ n0 S9 T& P那問題就是出在parasitic RC
這只有原作者去trace每個node的寄生RC才能找到答案
猜幾個方向:
9 {* i! e, W! I/ A: u! ^1) OP的phase margin不夠, 寄生RC造成loading改變而振盪,
2)寄生RC改變了feedback loop gain(這點就可以翻一下Razavi的書了, 兩個feedback branch是一正一負, 負回授的gain一定要強過正的才會stable)
0 `, _8 {. S) J3) start-up電路影響-> 個人覺得這樣接startup會灌一路電流進去, 似乎會有問題? 通常startup電路是負責把metastable的狀態拉開, 之後它就不能去影響到主電路的動作, 這我沒sim過不敢講你這樣接對不對, 不過建議可以double check比較保險
如同二樓說的, 資料不足, 其他只有靠原作多check了

semico_ljj

推到過了，產生Vref的那一支路（最右邊的一條支路）那種結構有問題，至少這種結構不能叫帶隙基準電壓了!

jackrabbit

從左方X點算起, Vx=Vy=Vbe1
所以PMOS 電流= Vbe1/R2 + (Vbe1-Vbe0)/R0
mirror 出去到最右一個branch, Vref = R1/R2*Vbe1 + R1/R0 *(Vbe1-Vbe0)
請問這哪裡不是bandgap? 電阻比例取對, type matching做好, 還是可以得到不隨溫度變化的參考電壓!
5 j6 P$ M0 M. p/ p& Q除非說"bandgap"一定要等於"1.2V"....但原po已經說它的條件是Vdd=1.2V, 產生Vref=0.3V~~
( [# q6 o. i4 ~3 E! d
- @; r1 Y' v6 k  s& }唯一比較可疑的是他把start-up接到 Y點, 這有可能造成動作不正確, 有待他自行check了

niko0417

可以懷疑NM0在layout上的畫法
. q" F7 R1 @" a) R; s( ~# ~是否有將4u/0.13u拆成數根layout
造成Vt飄移
* T  X9 l  d# N9 J  i導致啟動電路關不乾淨
（這個地方 電流差一點會差很多）

microuser

应该是Phase margin太小造成的，可以尝试在Bias点上添加一个MOS电容试试。
8 m7 b4 k- z; d7 E这种结构是sub-1V后使用的一种bandgap结构。

henry1311

我也覺得是phase margin問題造成的震盪
  H* r8 H% |2 q3 Z/ R補償做好應該就能解決
$ t* V& d, @6 F3 X  G5 m) Z然後你接的這架構OPA正負是正確的

bluesszhao

四楼是对的，放大器正负极搞错了，增益小的环路作为了负反馈而增益大的环路作为了正反馈，当然会发生振荡， 看来楼主对BANDGAP的基础知识还要加强啊

sea11038

運放的正負極似乎沒接錯，但你的電路可能震蕩。啟動剛上電時，PM5管子的柵極電壓為零，管子線性導通，近似于電源電壓直接加到R1電阻上，Vref會很快上升到較高電壓，而后又要靠運放反饋來調節PM5柵極電壓使輸出降到所需值，若剛上電時跳變是正常的，除非你輸出并接合適的電容來濾波才能保證平穩上升到正常的Vref值。你可以嘗試一下幾個辦法檢測一下：
1.把仿真時間加長，看看時間足夠長后還震蕩與否；
2.仿真PM5柵極電壓，看是否震蕩，如果震蕩，說明運放可能不穩定，或者X或Y端中有一端在不停翻轉；
! d* M% L2 E: t- r5 v/ u3.仿真NM0的柵極和源極電壓，看啟動后是否可靠關斷，若沒關斷，說明對運放Y端有影響。

賴永諭

Dear~~
I think the circuit is right.
9 ~: ^' |# Y) L7 z6 q2 OPlease see this paper"A CMOS bandgap reference circuit with sub-1-V operation ".
9 h0 @( r9 M& O: A" R& |IPTAT+ICTAT=ICONSTANT
) r% Q( Z" v3 [  c# dVout=R*ICONSTANT
# V* c! B8 z& a/ p( F# O0 Lthanks!!!

semico_ljj

更正：电路连接是没有问题，可能还是相位域度不够引起的

otomezachuda

這看起來好像正負端接錯 變正迴授了

賴永諭

回復 16# otomezachuda

4 B' x+ E4 [; {) nDear otomezachuda~~
      應該沒有接錯吧!!!請再仔細點看看....
5 @' G- g& F& m+ Uthanks!!!