低功耗CMOS电压参考电路的设计研究毕业设计.docx

1、低功耗CMOS电压参考电路的设计研究毕业设计毕业论文声明本人郑重声明：1此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外，本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。2本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定，同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版，允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。3若在大学学院毕业论文审查小组复审中

2、，发现本文有抄袭，一切后果均由本人承担，与毕业论文指导老师无关。4.本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中已明确的方式标明。学位论文作者（签名）： 年 月 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存，使用毕业论文的

3、规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文

4、或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到中国学位论文全文数据库进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 日期：指导教师签名： 日期： 本 科 毕 业 论 文（设计） 题目: 低功耗CMOS电压参考电路的设计研究 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外

5、，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人

6、郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规

7、定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符

8、合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3

9、、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

10、优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（

11、在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2

12、、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘要.11. 前言.11.1 选题背景.11.2 基准源发展史.11.3 国内外发展现状及趋势.3 1.3.1 低温漂系数基准源.3 1.3.2 低电压基准源.3 1.3.3 高电源抑制比基准源.3 1.3.4 低功耗基准源.4 1.4 本文主要工作和论文结构.42. 基准源的理论分析.62.1 基准源的分类.6 2.1.1 掩埋型齐纳二极管

13、基准源.6 2.1.2 XFET基准源.6 2.1.3带隙基准源.72.2 经典带隙基准源的结构和原理.7 2.2.1 负温度系数电压的实现.8 2.2.2 正温度系数电压的实现.9 2.2.3 带隙基准电压源基本结构.102.3 基准源的几个重要参数.11 2.3.1 温漂系数.12 2.3.2 电源抑制比.12 2.3.3 噪声.12 2.3.4 功耗.12 2.3.5 灵敏度.13 2.3.6 精度.13 2.3.7 启动时间.13 2.3.8负载调整率.13 2.3.9 长期稳定性.133. 工作在亚阈值区的传统MOSFET模型.14 3.1 MOSFET的物理结构.143.2 MOS

14、FET的阈值电压.153.3 亚阈值区MOSFET的IV特性.163.4 亚阈值区MOSFET栅源电压的温度特性.163.5 传统亚阈值MOSFET基准源电路模型.174. 工作在亚阈值区的新型基准电压源.184.1 电路基本介绍.184.2 电路设计原理.184.3 电路具体设计.20 4.3.1 电路原理图.20 4.3.2 器件参数的确定.214.4 仿真及分析.22 4.3.1 基准电压与供电电压.22 4.3.2 基准源的瞬态特性 .23 4.3.3 基准源的温度特性.23 4.3.4 基准源的电源抑制比.24 4.3.5 基准源启动电路电容的确定.25 4.3.6 基准源的静态电流

15、及功耗.255. 总结与展望.28参考文献.29致谢.31Abstract.32【摘要】电压基准源是集成电路中一个非常重要的单元模块，其性能的好坏直接影响系统的精度和稳定性。电压基准源广泛应用于模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、低压差线性稳压器(LDO)等模拟和数模混合集成电路以及片上系统(SoC)芯片中。随着集成电路产业的发展和半导体制造工艺技术的进步，集成电路的工作电压也原来越低，工作在亚阈值的电路在低压、低功耗设计中变得越来越流行。对于亚阈值MOSFET 基准电路模型的研究，传统设计是从亚阈值MOSFET 栅源电压的温度特性入手，构造零温度系数的基准参考源。本文利用的是工作在亚

16、阈值区的阈值电压不同的两MOSFET器件，基于TSMC 0.18 m 标准CMOS工艺技术，设计了一款工作在亚阈值区、结构简单的纯CMOS 低压、低功耗基准参考源。 本文设计了一款所有器件都工作在弱反型区，输出基准电压平均为263.021 mV的基准电压源。采用Cadence Spectre仿真工具对基准电路进行仿真，仿真结果为：温度扫描从-20 到80 ，基准输出随温度的变化仅为0.619 mV，基准源的温度系数为23.53 ppm/。当电路工作在0.6 V到1.8 V的电源电压下，基准源可以正常工作，电压调制率为0.53%，线灵敏度为0.89%/V。电源抑制比（PSRR）在电路工作在直流下为-53.2 dB，低频下可达到-44.0 dB，在1KHz的时候降到-25.1 dB，在1MHz的时候也能保持-29.8 dB。正常工作状态下，静态电流为1.052 nA，功耗仅为284.325 pW。仿真结果表明，性能满足设计指标。 【关键词】：基准电压源 低功