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?
/ p4 h  W: i. f* C! [
  x4 K  b, X0 J1 l5 y/ P; ^以下是 bandgap voltage reference 的相關討論:
( H! T% _; m0 T/ w# a$ Nbandgap voltage reference?
關於CMOS的正負Tc
& K; p& `' Y8 H% a: O& P如何在CMOS process 中做好溫度感應器?
' s( ?* b1 J. n  o4 w# @Bandgap 如何做到好的line regulation?
  j+ ?( ~( J7 p2 a4 B請問有關 bandgap 內 op的 spec ....
7 u2 ]; K. q$ Y$ z" Qbandgap的模擬問題 (單N,PMOS組成)
BandgapDC扫描温度特性时,不能正常工作

8 A! [0 |6 ^6 X5 R+ H, S# F
7 O( G' P' R7 [2 m$ U# m9 |- x
2 ~9 [- _. e2 O3 A( G! w  a8 z8 G[ 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
' {( ~" m  G& L8 p$ OBandgap 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
% o  C, r4 {: W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
gain=1時相位不能低於-180度
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
  R. @, }6 D4 m1 N以這個圖來講
1 O+ s* q7 A1 |3 E7 A' a正回授: (op gain)*(M0的gm)*{(M0的ro)//[R4+1/(Q0等效gm)]//(R1+R0)}*[R0/(R0+R1)]
9 {+ d( f1 |8 @3 t4 _負回授: (op gain)*(M1的gm)*{(M1的ro)//[1/(Q1等效gm)      ]//(R2+R3)}*[R2/(R2+R3)]
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   
如果有錯請更正

* l5 O2 Z8 o- I6 K- c[ 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。
' O- _* B8 Q8 Y0 s' J4 b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，
, I) @# y' P7 D' S1 v) q; ?6 T: S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。
/ s% G8 }' \5 S9 p- t* e7 b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
9 @5 n" X2 d# F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
5 J6 n' O" i5 g4 y5 c2 O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
5 D/ x- |+ Q- c/ Y7 C. e  b% R( moutput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
- B5 [; {( m$ n, j/ _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　
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
' x" B$ x; I  ~& v, C& ~4 H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　　
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...
7 O2 F, i. S: j
4 T. e/ X( k' E/ W9 b: r* m6 H) m$ Y0 V請看 ALLEN

wuwen

I would like to reply to our friend mt7344.

7 d9 I8 h, B8 ?2 W- Z0 HThey 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.
+ q5 v9 N; Z1 O  m3 @5 Y( {(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
1 s# I% W' I( e( L4 @6 y5 C$ f(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.
- f+ s2 [6 o. S(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
(5) On top of all these, your trimming range should also cover the TC, second order effect
* N/ N# b( B; twill show up across temperature

then you decide your trimming range and PAD needed.
' C' Z  u  X! L% ]6 |; A
, q4 \% d$ _- @9 d% @! HHopefully 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.
; m4 s9 f$ |; Y2 U' C3 d" a4 I5 R请版主,版副指点.

gimayon

這丁丁級問題 不用版主費心

這是 定電流 bandgap
  V5 G, z* g2 N) t- 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?

" F! I- e7 t9 c( ^8 Q& d[ 本帖最後由 happybull 於 2007-11-13 10:59 AM 編輯 ]

gimayon

what is the voltage over temperature ?

' }5 E5 I: `1 i- ]i will get vref and current which independ on temp

happybull

Ooooooooooooh.
( U6 q& g& V! G; n+ F% x. w; Q; i+ wMy mistake.
This one comes from Razavi's book.

[ 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?
And how will this bandgap start up?

[ 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,
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.

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
3 V# q" I  ^6 Z% x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
" c2 q8 o- x6 Ygain=1時相位不能低於-180度
8 ?' j. G. {/ v6 ~& `6 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 g ...

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

/ a) V2 `4 C  e$ W3 t
    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!