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[問題求助] bandgap voltage reference?

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1#
發表於 2007-10-18 09:29:06 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
bandgap voltage reference 在實際上都需要做 trimming.
' D; ]; [) a6 k! p+ m. b; ~- ?要使用何種方法?才可以使 bandgap voltage reference 使用的 trim pad 最少?
  t2 y' j: K  i8 U% m要注意哪一些的製程變異才可以有比較準確的情形!2 F0 m6 ~2 E/ Q2 ?" s
是否有不需要 trimming 的 bandgap voltage reference?
: i* c% E4 ?3 i' Y& c0 g0 C& S- w. K- H" r" w9 e" r
以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
4 L0 H6 [" K1 a: t) G* H& Ybandgap voltage reference? # r* u: W7 p% D+ }6 K
關於CMOS的正負Tc
& H* d! x; \3 C( `如何在CMOS process 中做好溫度感應器? 1 T6 w% ?; s$ k3 W3 l9 j
Bandgap 如何做到好的line regulation?
9 f. v1 u, Z4 W& Z2 G" P+ ~請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
- v; F: h! X/ Y0 `. R6 {bandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成) " G+ R7 d2 q  m, _4 U. e* X3 q
BandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作 6 f3 t8 q: z- D6 e& |- j# x& d4 X
  M. _  r5 N: {
1 g/ q$ N- A+ ~% z7 z

' K; ?) {! s3 N' e1 a8 R! `[ 本帖最後由 sjhor 於 2008-7-4 09:46 AM 編輯 ]
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2#
發表於 2007-10-19 02:15:31 | 只看該作者
我以前作過Bandgap reference circuit,所以提出一些個人的看法
; V/ @2 M, u8 y  {Bandgap 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" h# V: ?8 g# T. v- T8 y
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
: |* F3 `5 @! T+ H1 F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/ \8 Y9 T: @! K; g. ^7 I9 G
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
0 P" @3 A6 \5 ?: T. M2 w% r% p0 }9 d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)

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fea7777777 + 2 很實用的回答!!
yhchang + 3 Good answer!

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3#
發表於 2007-10-20 00:57:22 | 只看該作者

hi, 如何测试整个bandgap电路的环路稳定性啊?

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。

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x
4#
發表於 2007-10-20 12:55:29 | 只看該作者
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
, `& P: j; l! W8 D* s4 e0 {gain=1時相位不能低於-180度
; D1 p& i3 K. S' S這是用波德圖去看
0 \# {, r+ M, V8 b$ a2 a) X若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain0 v$ i4 \  b9 L* a! v7 ^( r0 F, Y
以這個圖來講1 ^% J& h% Y+ c/ A+ `: u
正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
) f7 L# p6 B$ n, J負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]3 i' T9 D1 Q& v0 I) r2 O
所以我們令R0+R1=R2+R3, M0=M1, ro為無限大, 可以再化簡一下
6 G3 P& [3 K) c* r, i3 {這是我的推導   , t4 X! x  Z3 r: e
如果有錯請更正
; ^! ?6 p& a2 w- m! m( K2 [; h! L
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-10-20 01:18 PM 編輯 ]
5#
發表於 2007-10-20 14:16:14 | 只看該作者
多谢, 你的推导很正确。
1 y5 q- I" j3 m5 R& {; }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,7 v4 ]3 Z. {8 E& M* K
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。( i8 f. x# {9 c* t2 B* ~
能指点一下具体的操作吗。 多谢。
6#
發表於 2007-10-21 01:50:40 | 只看該作者
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  X1 q! Z) p) p7 M- C8 ^- Y
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
# K& A6 Z5 V+ ~" ]1 K2 B2 M9 f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
! S6 }. _' h& uoutput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
: p, z: o! E. D- u9 a) z然後再用.ac分析
6 g$ m8 Z# H8 E6 L) M/ R9 }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
. q  R6 g3 S" O2 U8 H把它存回去 詳細指令可以參考一下mannual 2 N7 M! U: Z& P, V7 O2 S
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 
5 h2 A/ O9 D8 C& }8 E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 ' K- S% o9 F3 k/ o  t
不過既然提出這問題 不妨可以試看看這樣ac分析對不對/ J' d- [* R3 Z! j) c
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
( \" h' J5 K6 e& B9 c( _6 V7 b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 system1 M  e* M8 A5 v/ ~7 j2 k
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  
! u; m/ N& q" e+ s' Y; C6 z不然整個系統會變成3 pole system很難補償 dominant pole出現在op的output
7#
發表於 2007-10-22 12:26:39 | 只看該作者
段開後用 L 與 C 接回去 模擬 封閉迴路的 AC GAIN 與 PHASE...
: A  P1 _9 {# C9 u  K6 N2 _9 }" p: D% A0 D, X' m, b8 z
請看 ALLEN

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8#
發表於 2007-10-27 16:36:19 | 只看該作者

Reply for mt7344

I would like to reply to our friend mt7344.
# h% n% O# f3 \, k: W4 ]
9 z9 c# b- }$ y; s3 g% ?They are multiple factors that you need to consider, X0 a8 [: Z, |
(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 ^" b+ X  b0 i; `& D
(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
/ f8 z4 ]2 f. M8 f: q/ O(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$ T: F( C" a$ q(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+ P& T' X" r0 k3 d$ x
(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect' G% |" r  r( o9 R  Y
will show up across temperature5 R* P0 }. b, S$ N4 k! R) s5 j
. G- A  X- H1 P+ b) c8 v/ ?
then you decide your trimming range and PAD needed.& u1 ~" \3 _' {7 g7 r

1 `3 ~7 \9 o& {% ?/ M. aHopefully these help.

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9#
發表於 2007-11-11 14:20:05 | 只看該作者

这个电路是 BANDGAP 吗?

各位都有发表高见. 我看这个电路不是BANDGAP. 应该叫PTAT 电压.
$ a1 K% l2 K, O% e& J8 L请版主,版副指点.
10#
發表於 2007-11-13 09:14:45 | 只看該作者
這丁丁級問題 不用版主費心( n" `6 Q8 z, r" v
, Y0 o# H- k- r2 B! A! J
這是 定電流 bandgap 1 G# k; r9 ]: f. r* I6 k
可產生低 1.25V vref
11#
發表於 2007-11-13 10:58:07 | 只看該作者

回復 10# 的帖子

what's the volage over temperature?
8 C) ]$ H' p" f7 U2 MPTAT.0 G+ k7 c0 F- |/ K
If you use this reference voltage in your IC,what will you get?/ W2 x3 p! r3 U& B, s5 w

% Z7 M1 z# f% i6 l* c! y[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]
12#
發表於 2007-11-13 12:29:10 | 只看該作者
what is the voltage over temperature ?( U: O) U$ H% g% J4 l+ b+ q& S
5 D! H9 d6 D6 _* a
i will get vref and current which independ on temp
13#
發表於 2007-11-13 19:35:46 | 只看該作者
Ooooooooooooh.& d4 t4 i$ g9 M$ m% Z1 G' Q. [0 J; t
My mistake./ U* p0 n6 v+ t! Y5 y
This one comes from Razavi's book.
* V4 g+ v" {% T. ]1 y& h; \, I8 `# ?8 ^8 h" p; R
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:54 PM 編輯 ]
14#
發表於 2007-11-13 19:55:25 | 只看該作者
Anybody knows how to choose R0,1,2,3,4,5 to get a bandgap?" s3 r3 \5 P. |9 A# A& x
And how will this bandgap start up?
4 v8 ^& b' d3 W9 f! H  {$ l# [. p. g. _0 N
[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 07:56 PM 編輯 ]
15#
發表於 2008-3-29 19:37:40 | 只看該作者
This Bandgap can generate a Vbg that is less than Vref=1.205V,R1=R3,R2=R0,R1+R2=R3+R0=R,) B, u2 ~( n4 Y* k- x, f6 O
R/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.
16#
發表於 2008-7-6 10:57:16 | 只看該作者

回復 9# 的帖子

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。
17#
發表於 2008-12-10 17:32:12 | 只看該作者
原帖由 monkeybad 於 2007-10-20 12:55 PM 發表 % k) E& E; v" _* Y  V
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
% g$ O) N3 G* y/ ogain=1時相位不能低於-180度, v9 C, _0 U8 ^. o: k7 {
這是用波德圖去看" v) N0 Z- ?7 ]. o' R8 _1 k! J
若是直觀分析 則是正回授的gain不能大負回授的gain. {$ [8 x- q$ ~3 D# t# o9 W
以這個圖來講: H$ s# H8 H' M
正回授: (op g ...
* l7 m. `9 l+ O4 x- B8 z7 u
& G7 o2 O# _- j6 N
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 ~
' p- c$ c! l( E- ~( h" f疑惑~· 望高人解释下 吸血
18#
發表於 2011-11-2 17:59:33 | 只看該作者
回復 2# finster
+ h# r% a3 ~  F2 O( Z; @! }4 v' a& j. f% ~: B! o6 U3 O) s+ E! n

* [" S( Y) ~  T0 o* d    感謝分享!!!很實用
19#
發表於 2012-1-8 22:42:09 | 只看該作者
感謝分享~~很實用的的文章~~
20#
發表於 2012-4-18 17:45:09 | 只看該作者
謝謝分享!很有用的資訊!
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