请教一个BandGap的问题

居里先生

最近做了一个BandGap，结构要用类似如下所示：（图来自一个知乎公众号：宇文青霜）上电后启动电路工作负责产生偏置VPC,VNC,VNS，而VPS是刚上电就被拉低，因此OPA以及core部分均正常工作，后者会产生想要的支路电流，这样相应的VPS电压也相应被确定下来。这个做法也是我以前通常采用的。即不对VPS做单独偏置。
但是事后我又想了想，因为OPA中会用到VPS镜像尾电流源，所以总觉得这个VPS需要一个精密匹配的电流镜镜像到OPA中去，所以我觉得是不是应该在偏置电路中再对VPS增加一路偏置呢，如果我再加了这路偏置，电路肯定也可以一样正常工作的，只是这样加的好处是什么呢？会不会是画蛇添足。



网上也有一样做法的，我把电路图帖在下面，因为按照上面电路图的说法，下面的M6M7支路可以不加，启动以后M5的栅极被拉低，其值的最后确定可以通过core模块以及OPA正常工作来确定，而不需要M7精确匹配对OPA的尾电流源精确镜像。

nanke

我觉得第二个电路图，如果只靠虑DC，加M7支路没啥问题，即使M7支路和M5支路有失配，M7支路多出来的电流也可以靠输出电阻很低的运放提供。

至于第一个电路图，图上是启动电路是没画上去吗？，电流偏置当然从带隙基准给更好，使运放输出PSR接近1，可以提高整个电路的PSR。至于一个栅压（VPS）给多个电路提供偏置，看起来是没啥问题，仅仅只是VPS上多了些负载电容，各支路的匹配变得更没那么好了而已。不过不能把运放共源共栅级输出连到图2 M7那样的二极管接法的管子上。

最近正在学习带隙基准，觉得带隙基准最大的问题就是快速启动和稳定可靠，电路都不工作就谈不上性能了。但是环路太多不好分析和检查啊。有时候加一个电容补偿，不是psr变差就是启动变慢。。。

居里先生

回复 2# nanke



  感谢回复是的，第一个电路的启动电路没有画上去。我做的启动电路是上电以后将VPS拉低继而产生VPC,VNC,VNS三路偏置，我问的核心问题是这个VPS是最终靠环路稳定形成一个电压偏置呢，还是我自己再多做一路VPS的偏置（diode连接的PMOS即可），如果做了会不会跟环路决定的VPS有冲突？如果不做，会不会在某个未知时刻，导致这个VPS无法稳定到我想要的值上，那么我这单独做的VPS就会起作用了。

上面两个图其实就是两种做法，图一是不对VPS做单独偏置，图二是对VPS做了单独偏置。
不知道大家是怎么想的。欢迎讨论！

nanke

回复 3# 居里先生


   我看资料上的各支路电流偏置都是运放配合带隙基准产生的啊。
   我是觉得像第二个电路运放那样，输出低阻接diode接法mos管问题不大。如果是高阻输出再带一个M7那样的diode容易出问题。至于图二为什么要那样就不清楚了。

lwjee

M7加了后loop没有Gain了，不对。另外启动电路并不只是上电启动。它是电流检测电路，并且要保证OPA有offset时可以正常启动。

rollstone

到目前还没有见过图2中的加M6、M7的做法；
加了M7之后，运放第二级的输出阻抗，就由ro变成了1/gm7，所以， 第二级增益基本没有了；

而且图1中，通过运放、电流镜、三极管组成的负反馈环路，就已经能够确定偏置电压和电流了；

rollstone

猜测一下图2中的M6、M7的功能；
有没有可能给M6的偏置电流小于其他支路电流（比如是1/10），且M7是倒比管；
这样在启动过程中，M7的Vgs电压可以限制启动强度，不至于将电流镜的偏置电压拉的过低，导致BG输出过冲；
启动完成之后，gm7很小，1/gm7较大，也不至于太过影响运放的增益；

居里先生

回复 7# rollstone
感谢。我觉得你们都说对了。M6,M7引入，相当于对OPA的输出节点加了一个低阻负载1/gm，将OPA增益拉低了，设计原文在下面，里面对结构讲得挺好的，不过这个问题没有注意到，OPA增益只有30dB且没有说到任何这个管子的用处，我觉得将他们拿掉的话，它的BandGap性能会更加好，只是一个本科生论文，但是已经很不错了！谢谢回复！

    带隙基准的研究（唐长文的本科生）.pdf (543.25 KB, 下载次数: 273 )

2017-9-30 00:05 上传

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居里先生

回复 5# lwjee


   感谢。你们指出了错误。这个所谓的单独加bias毫无意义。这个偏置应该通过负反馈，镜像关系来确定的。单独加bias加的还是这种diode结构的pmos相当于在OPA输出端加了一个低阻负载。将OPA增益拉下来了，毫无意义，这个结构的出处我帖在上面了，证明了这个M7管支路没有任何用处再次感谢！

JohnHilo

回复 8# 居里先生


   VPS肯定需要环路来稳定，不管是直接接gate还是接diode。图二中MA7就是diode连接，第二级不提供增益，因此要求第一级增益较大。这种结构的优点就是高PSRR。