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

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。
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

$ X/ O, b' _/ {  r" W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。
' m  ?  _1 R7 p8 P6 G6 S
$ C( N( n7 ^8 p5 Z7 O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!
1 Z! h5 D+ ^+ A9 E, v1 c) u不是什麼電路都要照著Razavi的做~
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~
1 K1 ~' _$ a7 S7 F" }4 K5 z
如果pre-sim 正常, post-sim會振盪
那問題就是出在parasitic RC
: i( L/ o8 J0 S" |這只有原作者去trace每個node的寄生RC才能找到答案
7 [! q  y/ s* u3 f2 i. g9 w: r猜幾個方向:
, Y) H" p9 D9 C7 F9 u1) OP的phase margin不夠, 寄生RC造成loading改變而振盪,
, t- l+ \0 b# \2 M2)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)
3) 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
7 |2 a! U3 x- Y# L0 ~' M0 F3 z/ Y8 r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
* }( d3 Y6 R: L/ b% C0 }  N+ \  v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)
1 Q& R$ [: }1 M0 p7 N' o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!
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~~

9 Y' @2 `0 l3 D# @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
是否有將4u/0.13u拆成數根layout
造成Vt飄移
: {1 |" f+ h6 g+ ?( s$ `- }! N2 X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。
4 J4 H# ?" N! v4 ?! f  H9 z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
$ _# r0 r0 g, [3 L+ l$ E補償做好應該就能解決
0 S: p5 d0 e' K8 q7 v1 e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；
/ q* S0 a( E- D" n+ m! s# c: l9 o2 x5 ?3.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.
4 }- r6 }6 @8 k% C" ^Please see this paper"A CMOS bandgap reference circuit with sub-1-V operation ".
- k* l  }- w( [2 p. TIPTAT+ICTAT=ICONSTANT
  ?* ~; f0 A( z, J5 a( l2 XVout=R*ICONSTANT
thanks!!!

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
' c* p% n3 I/ O: U* H4 \
Dear otomezachuda~~
      應該沒有接錯吧!!!請再仔細點看看....
thanks!!!