带隙基准原理.ppt

带隙基准源是指一类在集成电路中广泛应用的电压源，它具有低温度系数、高电源抑制比的特性，对于整个模拟集成电路、数模混合信号集成电路和系统集成芯片的性能具有决定性影响。其设计的目的是为了获得一个与温度变化无关的电压基准，这对于提高电子设备的性能至关重要。 工作原理方面，带隙基准源的基本原理是通过巧妙组合两种具有不同温度系数的电压，使之相互抵消，从而得到一个几乎不随温度变化而变化的电压基准。具体来说，通过采用双极型晶体管（BJT）的基极-发射极电压（VBE），可以得到一个具有负温度系数的电压。这是因为VBE在一定条件下会随温度的升高而降低。通过让两个双极晶体管在不同的电流密度下工作，可以得到一个基极-发射极电压差值，这个差值随温度升高而增加，因而具有正温度系数。 在电路设计中，为了实现这两个电压的相加，并形成零温度系数（zero TC）的输出，通常会采用一个运算放大器（op-amp）作为核心组件。运算放大器的两个输入端的电压差会被保持在零附近，从而使得两个输入端的电压近似相等。通过精心设计反馈电阻网络，可以实现正负温度系数电压的叠加，最终得到一个与温度无关的稳定电压输出。 在实际应用中，为了实现两个三极管对称，一个常见的做法是使其中的一个三极管的发射极并联更多的三极管以形成一个较大的电流密度，从而产生具有正温度系数的电压差值。在设计过程中，电阻的比值是一个需要仔细考虑的因素，它们需要被选定以满足特定的温度系数和精度要求。 带隙基准源的原理和设计涉及对半导体物理特性深刻的理解，以及对电路设计精密的控制。其主要知识点包括温度系数的概念、双极型晶体管的工作原理、运算放大器的使用以及电阻网络设计。这些知识点不仅对于集成电路设计者至关重要，也对于理解整个电子系统如何实现高精度、高稳定性的性能有着基础性的作用。