基于65纳米CMOS工艺基准电压电流源的设计

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基准电压电流源具有温度和工艺影响小、电源抑制比高等特点，广泛应用于ADC（模数转换器）、DAC（数模转换器）、LNA（低噪声放大器）、VCO（电压控振荡器）等电源稳恒要求高的模块中。65纳米线宽工艺具有集成度高、单位面积成本低、发热量小、功耗低的特点。CMOS工艺是现代主流集成电路制造工艺，并且已有的BI-CMOS已经完全兼容双极型工艺，并且CMOS工艺兼容数字和模拟，可以降低设计难度和生产制造成本。本文基于65纳米 CMOS工艺，研究基本CMOS基准电压电流源设计。
　　本文为雷达SOC系统模块设计电源基准的电压电流源模块，包含三个子模块：带隙基准模块、低压线性稳压器模块和基准偏置电流产生模块。基于各模块基本原理和65纳米 CMOS工艺，对各子电路进行晶体管级设计。采用二阶曲率补偿、电阻修调阵列技术，设计带隙基准模块，优化温度系数。采用折叠共源共栅结构和自偏置二级级联结构，设计误差放大器，提高运放增益和电源抑制比；采用基本LDO稳压器模块，设计低压线性稳压器模块，利用低频通过机构，优化噪声，降低中频噪声。采用电阻修调阵列技术设计偏置电流模块，优化温度系数；利用类LDO低压线性稳压器结构，为其他模块提供稳恒10uA电流。
　　本文通过仿真软件Cadence对Corner进行前期仿真，并通过Ocean脚本对Corner进行后期仿真。仿真结果表明，在极端温度和极端外部电压下，带隙基准模块最差工艺角运放增益为58dB，最佳运放增益为95dB；带隙基准模块输出电压为1.2V，最差温度系数为21.37ppm/℃，最佳温度系数为17.86ppm/℃。运放电源抑制比均高于70dB。偏置电流模块运放最佳增益为96dB，最差增益为60dB，保证各种条件下增益裕度大于20，相位裕度大于45；偏置电流温度系数保证在35ppm/℃左右；低压线性稳压器模块100KHz频率点噪声均低于11.3nV/sqrt(Hz)，1MHz频率点噪声均低于8.865nV/sqrt(Hz)；最大环路增益102dB，最小环路增益71dB。1M电源抑制比均高于60dB。
　　本文设计基准电压电流源仿真结果满足现代主流技术对基准电压电流源的要求。

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作者
徐映嵩;
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作者单位

哈尔滨理工大学;

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授予单位哈尔滨理工大学;
学科集成电路工程
授予学位硕士
导师姓名金星,殷景华;
年度 2015
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类设计;
关键词
基准电压电流源; 低压线性稳压器; 65纳米工艺; 集成电路; 模块设计;

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