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- 男
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它是一个仅与器件尺寸有关，而与温度无关的常数。
通过式（9）和式（10）可知，此电路可以产生一个与绝对温度成正比的电流。
2 基准电压的设计
对于一个工作在饱和区的二极管连接NMOS晶体管，如图4所示，它的Vgs=Vds流过它的饱和漏电流为：
对于MOS管的阈值电压Vth，它的一阶近似表达式可以表示为：
式中：Vth0为MOS管工作在绝对零度时的阈值电压；aVT为一个与温度无关的常数；T-T0为温度变化量。对于一个MOS管的迁移率μn：它的大小可以表示为：
μn=μn0（T/T0）-m （19）
式中：μn0为绝对温度时MOS管的迁移率值；T0为绝对零度；T为温度变化量；m为比例变化因子，它的典型值为1.5.
令式（10）中I1为式（17）中的Id，即：I1=Id，将式（10）、式（18）和式（19）代人式（17）整理可得：
从式（21）可看出，如果适当调节晶体管的宽长比W/L，使得зVgs/зT=0，即：
便可以得到一个高精度、与温度无关的Vgs，即Vref=Vgs=Vds.此思想设计的具体实现电路如图5所示。
对图5进行分析，NMOS晶体管M1和M2通过Vgs1和Vgs2产生漏电流Id1，再通过电流源M3和M7，使得它流入二极管连接的NMOS晶体管 M12，产生一个基准电压源Vref.在图5中，M3~M7五个晶体管尺寸相同，M1和M2晶体管的宽长比比例为1:m.式（21）中的W/L为图5中二极管连接M12管的宽长比。
3 仿真结果与分析
对图3PTAT产生电路进行仿真，可以得到图6仿真结果。
从图6仿真结果可以看出，流过M1管的漏电流与绝对温度成正比，αI/αT△0.6.
对图5基准电压源电路进行仿真，可得如图7所示结果。通过对图7分析可知，在25℃时，基准电压源的电压约为1.094.04 V，在整个温度范围（-40~80℃）内，其温度漂移系数为6.12 ppm/℃，满足高精度基准电压源的设计要求。
4 结 语
在此，基于SMIC 0.18μm CMOS工艺，采用一阶温度补偿作为基准电压补偿，提出一种新颖的PTAT电流产生电路结构，以对二极管连接的NMOS晶体管的阈值电压进行补偿，得到一个高精度基准电压源。该电路占用芯片面积小，精度高，可移植性强，非常适用于当今高精度的A/D，D/A和高精度运放偏置电路。此电路已成功应用于某款高速DAC芯片中。 |
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