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二阶补偿带隙基准(带chopping,tsmc28nm工艺)

2023-04-05 10:36 作者:步风临  | 我要投稿
  1. 斩波基本概念

左边的图无失调,右边的图加上失调,可以看出当Vos为5mV时,会在输出端引起VREF 50mV以上的Mismatch,比较大

2.频域和时域上理解

由于开关,运放差分输入会由DC信号调制到高频AC信号,并引入DC的 Vos ;运放对Vin +Vos进行放大;由于运放输出端的开关,高频的输入信号会被解调到DC信号,而Vos则会被调制到高频AC信号,则可以通过滤波器将Vos消除



a.陷波滤波器通过两个相差一个陷波时钟相位的采样保持电路组成

b.斩波运放的输出V表征为一个在VIn上下波动的锯齿信号并且在稳定后,V总在半个斩波频率的中间穿过VIN

c.采用陷波滤波器,对V穿过Vn这一点进行采样,并在后半个陷波周期保持那么后半个陷波周期输出Vour就可以恒定保持为Vn

d.在使用陷波滤波器时,需要斩波频率满足:fcH>>BW,一般可取fs>2GBW


3.基本结构举例

以共源共栅斩波放大器为例

4.曲率补偿Bandgap

       补偿的方法有很多,刚开始采用的是线性化补偿方式,发现在该工艺下根本调不出来(△vbe还随电流变化而变化),最后综合考虑各方面因素决定采用这种亚阈值补偿的方式

 5.电路结构

带隙部分主要由核心部分(core),放大器(amplify),启动电路(Start_up),偏置(Bias),电流产生电路(Current_gen)组成,另外还有三个chopper和一个陷波滤波器(Notch Filter)组成。


6..仿真结果

tt工艺角下的Vref曲线

不同工艺角的下的温度曲线

psrr,在不同工艺角下都在-90dB左右

启动过程的仿真,基本在三四百个ns就能启动

环路稳定性仿真(stb),PM=74

Mento Carlo仿真结果

Vref统计波形

ppm统计图,均值为29

经过滤波前的放大器输出Vout和滤波之后的输出Vout1

Vout1峰值差为仅为4.72uV


为了更好的验证chopping对失调电压得到抑制能力,我们人为地给放大器的输入管和电流镜管加失配

无失配时普通运放带隙和斩波运放带隙的输出分别为1.204和1.205

可以明显看出失配对普通运放造成的输出偏差但斩波运放输出基准几乎不变


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