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[求助] bandgap电流源,电源变化造成输出电流变化过大

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发表于 2017-3-22 22:00:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 leewisp 于 2017-3-28 19:56 编辑

刚开始做bandgap电流源(采用0.13um SOICMOS,不能用三机管),在做PTAT部分,电流温度系数都好了,但是当电源电压变化时输出电流有大的变化,有莫有大神有解决思路,可以保证在电源大的变化下输出电流依然稳定。~谢拉!

设计要求: 输出电流5uA(27度),正温度系数(26nA/度). 电源电压2.8V(变化范围2.4-4V 极其不稳定)。 内部电路总电流消耗2uA。 Vth=0.4V左右

另:我采用的是widlar current mirror,(目前还没考虑mismatch和启动问题)在27度,电源电压2.8V时,每个支路电流是1uA(27度),正温度系数26nA/度。 但是当我把电源电压提到4V时,支路电流变成3uA左右,而且温度系数也有很大提高。

还有,为了用MOS管产生PTAT电流,最低下两个管子工作在亚阈值,其余管子在饱和区。
通过计算可以得出最低下电阻电压Vr=kT/q * ln(K)   K:是电流镜尺寸比。 所以理论上输出电流是与电源和管子尺寸还有迁移率无关的。因而输出电流足够线形。不知有没有大神能提供点解决问题的思路就好。谢拉~!
Capture1.PNG Capture.PNG

我附上了我的电路原理主要参考的文章,主要在第六页,有兴趣的话可以看下。只不过文章是英文的。
PTAT_CMOS.pdf (384.42 KB, 下载次数: 118 )
另最底下这张图没用哈,我在编辑里看不到这张图,但不知道怎么每次在帖子里就有了,不知道怎么删掉它。
Capture.PNG
发表于 2017-3-23 09:10:51 | 显示全部楼层
变化有多大?
 楼主| 发表于 2017-3-23 17:12:53 | 显示全部楼层
回复 2# 暮若幽荷


  设计要求是1uA,但当电源电压从2.8跳到4V是电流变为3uA
发表于 2017-3-24 09:14:02 | 显示全部楼层
回复 3# leewisp


    你的管子阈值电压多大的,2.8V工作能保证么?
 楼主| 发表于 2017-3-24 22:26:29 | 显示全部楼层
回复 4# 暮若幽荷


   Vth 基本在0.4V左右,最低下的电流镜工作在亚阈值,保证正温度系数,其他的都在饱和区。计算出来电阻上电压应该是Vr=KT/q * ln(尺寸比)
所以理论上我的输出电流是不与电源和尺寸有关的。目前我分析电源变化造成的电流变化主要来自于沟道调制效应。我跳高了管子的L。但电流变化依然还是很大。我正在想结构上的变化来减小电流变化。
Capture.PNG Capture1.PNG
发表于 2017-3-28 12:45:40 | 显示全部楼层
是channel length modulation沒錯
你的電路在Vcc跟Gnd之間有四顆MOS在分壓
假設平均分配好了
4V跟2.4V時, 每顆MOS分到的VDS就差了0.4V
若L太小的話Id的變化就會很大~
把L加大, 或在電流路徑上加電阻吃掉一些壓降都有幫助
不過這個架構在corner還是會遇到變化太大的問題, 除非你只過tt就好~
发表于 2017-3-28 15:32:16 | 显示全部楼层
把你的管子尺寸标出来,从现在的图上看,M2和M0的尺寸是1:1,怎么能工作?
 楼主| 发表于 2017-3-28 19:41:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 leewisp 于 2017-3-28 20:02 编辑

回复 6# corelli

事实上我最上面两个mos管是diode conntect的,他就相当于一对电阻,我加他一是为了分压(因为我的电源电压太高,我希望最底下两个罐子工作在压阈值Vgs<0.4V),另一个功能就是向你说的去软化电源电压波动。但目前电流还是有很大波动。而且,支路上的电阻事实上不能加得太大,因为deltaI= deltaV / R  当R过大会造成温度系数降低。
理论上讲,wildar电流源采用了自偏置,当俩各支路达到平衡时应该不与波动电压有关,但理论中忽略了沟道调制。增大L会降低沟道调制,但同样也会降低电流(Ids-Vds 曲线当L越大,饱和区曲线 越平,但其斜率 r0也会越大)。
另我这个电路最后是要跑工艺角的,只不过我目前先不考虑那么多,启动问题我也还没考虑呢! 我才刚开始,所以主要现在是要解决电压波动的问题。希望大神有好的就解决方案。
我把有关我电路原理的文章负载了附件里,有兴趣的话可以看下哈谢拉。
发表于 2021-9-15 16:51:51 | 显示全部楼层
学习学习
发表于 2021-9-15 17:33:42 | 显示全部楼层


leewisp 发表于 2017-3-28 19:41
回复 6# corelli

事实上我最上面两个mos管是diode conntect的,他就相当于一对电阻,我加他一是为了分压 ...


你直接Diode psrr 不好 , 为何 pmos , pmos  vgs 另外弄 去降低 psrr产生变化 . 否则如前面提 mosL 拉到很大

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