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:
6 q" g/ o7 ]$ H$ {5 ?+ g$ Zbandgap voltage reference?
3 a& w4 r2 I' M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?
: T0 _: E6 S1 T. ~4 h請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
bandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
$ x4 u! G" z9 X, R; hBandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作


+ t' p* |2 l; V8 u( ?
[ 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
( J. G1 ^0 k8 K; E$ f" q7 {: C' CBandgap 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
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
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
0 s( }1 Y9 G3 N4 y/ o' w& u+ Again=1時相位不能低於-180度
) J4 `. A" n- L7 ]/ ?% M. f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
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)]
5 M9 u( Y) Q! x* D2 w) |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   
" _- |1 W+ H0 B4 X! K8 X3 j如果有錯請更正
; ^0 {' T( a) d% ^$ j# ~
[ 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。
3 j$ C, L# V/ Q! H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，
% L7 g, m4 A- d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。
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
8 H8 V& ~2 H# y2 Z- P2 n# M2 P8 d& E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
) b" [) i" I0 u% j' zoutput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
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
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　
' X% {& Q! j* p$ u7 H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
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
  j9 A( _' Q$ J% V5 K2 `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
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　　
/ M+ w* r! _# L( v' J* ^+ L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...
" ?; m0 m  h1 x( g2 Z
請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.
) j8 \' X9 L! T
3 ]5 r+ K9 I4 r: r+ Q2 \They 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.
(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
+ ~' a& u9 _% C$ H5 G+ t(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.
: K; s$ q, X( d0 Z7 t3 o(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
+ w9 `) y2 B- r3 n(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
/ G0 Z$ r9 v% hwill show up across temperature

then you decide your trimming range and PAD needed.

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.
请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心
& m  J5 g% K  u/ v! ~6 g2 U
這是 定電流 bandgap
, Q! q  {1 m0 {/ [5 N" d  a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?
1 k0 l6 t! C0 U) X- N; I$ |
% x) U: Y3 V, _; N4 |& L[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?

i will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
1 @% T. }: W& RMy mistake.
This one comes from Razavi's book.

4 U. x- S. C+ C[ 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?
; v: _. u6 Q& R3 r4 B  MAnd how will this bandgap start up?
. ~. A) f" P# Z- l
[ 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,
1 V6 Q5 ~, \* m& vR/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
; Q' s4 v4 l! g* {6 `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
  K$ `) i% D1 D0 T7 V正回授: (op g ...

2 T+ b! l- x0 ]; n, Q' j) l' S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 ~
疑惑~· 望高人解释下 吸血

fea7777777

回復 2# finster

' h8 H- X: M0 L! r
    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!