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
" A$ F, m6 T% h
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。
  z3 G9 v6 u! o  p' ~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
- N: n9 z8 k, @. a! `# c' p
/ F/ e: k. O: G3 F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。

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!
* G1 P% O8 f# ]2 |& r0 F0 V不是什麼電路都要照著Razavi的做~
+ f' |: E/ d/ f3 A  _0 J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~
7 [& ]4 D! k- b* ?
如果pre-sim 正常, post-sim會振盪
那問題就是出在parasitic RC
! `. y  ]! I0 _( n0 A- }$ U這只有原作者去trace每個node的寄生RC才能找到答案
猜幾個方向:
1) OP的phase margin不夠, 寄生RC造成loading改變而振盪,
8 k; F' `6 b/ D2)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
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
5 X2 w/ q, n( _5 K3 h所以PMOS 電流= Vbe1/R2 + (Vbe1-Vbe0)/R0
7 G/ g, s$ D4 K* a/ y5 S8 A8 u  Fmirror 出去到最右一個branch, Vref = R1/R2*Vbe1 + R1/R0 *(Vbe1-Vbe0)
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!
4 j& p" T7 J- P$ O; N  ^8 E7 i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 R; `! Y5 B$ v% A) w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
! o5 J7 t2 [' q/ @  u導致啟動電路關不乾淨
: K' n. U, ^/ `% m: ?- F（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。
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
; n! d+ O( n+ q+ W. Y4 Y) x7 _! ~補償做好應該就能解決
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：
5 M0 d3 ^2 I' X1.把仿真時間加長，看看時間足夠長后還震蕩與否；
. g* T; W8 ~! U1 J2.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；
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.
Please see this paper"A CMOS bandgap reference circuit with sub-1-V operation ".
IPTAT+ICTAT=ICONSTANT
# Y( b  K* x4 P, ~9 qVout=R*ICONSTANT
, j/ o& f* T) r  h) y) kthanks!!!

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

% n4 N# {# Y0 T& \5 S$ v/ h7 EDear otomezachuda~~
      應該沒有接錯吧!!!請再仔細點看看....
. c  |  {: }, L# B9 u2 ~thanks!!!