High-Order Curvature-Compensated CMOS Bandgap Reference

Duan, Quanzhen, and Jeongjin Roh. “A 1.2-V 4.2- $ \hbox {ppm}/^{\circ}\hbox {C} $ High-Order Curvature-Compensated CMOS Bandgap Reference.” IEEE Transactions on Circuits and Systems I: regular papers 62.3 (2014): 662-670.

A 1.2-V 4.2- ppm/°C High-Order Curvature-Compensated CMOS Bandgap Reference

Ka Nang Leung, P. K. T. Mok and Chi Yat Leung, “A 2-V 23-μA 5.3-ppm/°C curvature-compensated CMOS bandgap voltage reference,” in IEEE Journal of Solid-State Circuits, vol. 38, no. 3, pp. 561-564, March 2003, doi: 10.1109/JSSC.2002.808328.

精密电压基准在数据和电源转换器等多种应用中总是有很大的需求。这导致了许多高级温度补偿技术的发展，如Song等人提出的二次温度补偿，Lee等人提出的指数温度补偿，以及Rincon-Mora等人提出的分段线性曲率修正。为了高精度地实现这些先进的数学功能，带隙结构的发展需要电流反射镜或预先调节的电源电压的精确匹配。电流不匹配是一个重要的问题，因为它会在参考输出中引入误差电压。Cascode电流镜像电路[1]、[2]和预调节电路[3]是解决这个问题的好方法。然而，最小供电电压是一种权衡。除二次、指数和分段线性温度补偿方案外，Lewis和Brokaw还提出了基于温度相关电阻比[4]的二阶曲率补偿带隙电压参考方案。电路结构比其他电路简单，因为这种设计需要薄膜电阻和具有较大正温系数的额外电阻。最近，Audy利用这些电阻[5]、[6]串并组合，进一步提出了类似的想法，实现三阶补偿。然而，这两种电路结构都是基于薄膜低温系数电阻设计的(BJT)技术不能用于低压CMOS应用。事实上，在CMOS在技术上，特别是在低压低功耗设计中，没有基于这种曲率补偿技术的带隙电压基准。基于温度相关电阻比的低压CMOS高阶曲率补偿带隙基准电路。提出的带隙基准利用CMOS高阻多晶硅电阻[8]和正温度系数的扩散电阻实现了与温度相关的电阻比。该电阻比可有效降低带隙参考电压的温度漂移。本文首先简要分析了第二节发射基极电压的温度依赖性。第三节介绍了提出的高阶曲率补偿CMOS带隙基准。第四节和第五节分别给出了测量结果和与传统带隙基准的性能对比。

1983 song A precision curvature-compensated CMOS bandgap reference二次温度补偿1983

二次温度补偿的带隙基准源是先进模拟和混舍集成电路中的重要部分.对高精度带隙基准源二次补偿的基本原理进行分析，井从两个方向介绍了三种基于亚微米的新颖性CMOS通过性能比较，提出了应用于先进高精度系统的可行方案.

几种新颖的高精度带隙基准源二次补偿方法 2007

到目前为止，国内外学术界和工业界都提出了许多二次温度和补偿方法。经过分析，可以发现二次温度补偿方法可分为两类：
(1)从VBE从自身特征入手，将其分解为易于理解的表达式，然后试图在基本带除基准源电路的基础上增加额外的补偿电路来抵消VBE里面的非线性项目。它广泛应用于早期带隙基和准源电路；
（2）从直观的一次间隙基准源温度曲线开始，平整曲线，使输出电压在大温度范围内误差较小，也能达到二次温度补偿的目的。以下是近年来国内外发布的三种二次温度补偿方法。

1、

一 种 二 阶 曲 率 补 偿 带 隙 基 准 的 研 究 2005

2010 高精度带隙基准电压源二阶曲率补偿 西电

二阶曲率补偿

2010 分段补偿 高性能段温度曲率补偿基准电压源设计 浙大学报

Rincon-Mora, Gabriel, and Phillip E. Allen. “A 1.1-V current-mode and piecewise-linear curvature-corrected bandgap reference.” IEEE Journal of Solid-State Circuits 33.10 (1998): 1551-1554.

修正分段线性曲率

1998 修正分段线性曲率 Rincon-Mora

本文提出了指数曲率补偿的基准电压源结构。指数曲率补偿采用二极管的反向饱和电流 ,电路结构简单 ,芯片面积小 ,并几乎不增加额外的功耗 ,温度系数仅为一级补偿基准

一阶开口是由电阻类型引起的。
可以比较三个测试实验:

1. 使用理想的电阻bgr
2. 使用负温度系数电阻bgr
   3.使用正温度系数bgr
   电阻温度系数是开口的原因。
   由于工艺不同，一些正负温度系数TC1,TC2 不足以让开口向上。。所以要求你设定温度系数进行研究。
   此外，如果电阻模型包含电阻衬底的电压系数，也可能会对开口产生影响。。希望大家比较后回复。