10位40MSPS模数转换器片内基准电压源设计

　　在模拟集成电路中基准电压源是一个非常重要的模块，一个有效的基准电压源应在一定的范围内基本上与电源电压变 化、工艺参数变化及温度无关。在高精度高速的数模转换器中，一个精确的高电源抑制与温度抑制的基准电压的设计是至关重要的，其基准电压源的精度直接影响到模数转换器的精度。本文设计了一个小面积、高精度、高电源抑制与温度抑制的基准电压源以满足10位40MSPS的模数转换器的要求(根据10位ADC的要求，基准电压源的温度误差应小于1/210=1/1024=976×10-6)。

　　所设计的基准电压源的工作电压为5V，在本芯片中，采用了高精度的带隙基准电压源作为基本电压源，另外根据FLASHAD的工作原理，设计了由同一个带隙电压源的基础上产生两组基准电压，即RET(3.5V)和REB(1.5V)，在ADC中使用时则利用了其差值作为其比较电压，进一步确保了基准电压源的精度。在芯片中，基准电压源电路主要由两部分构成:一部分为带隙基准电压源产生电路;另一部分为由带隙基准电压源产生两组基准电压。

　　1　带隙基准电压源电路设计

　　带隙基准电压源(band-gap)是基准电压模块的核心部分，为了以最小面积、最低成本实现高性能的带隙基准电压源，所设计的电路如图1所示。该电路按功能可分为带隙电压产生电路、启动电路以及PTAT电路。

　　图1　带隙基准电压源

　　启动电路:启动电路由M5、M6、M7以及运算放大器的偏置电路构成(如图1所示)，当电路加上电压时，M5的栅电位为0V，则M5导通，通过电流镜M6与M7给M1、M3、M5提供电流，电路开始工作。在电路正常工作后，运算放大器的输出，提高了M5的栅电位，从而使M5截止，启动电路停止工作，并且M5设计成一个倒比管以减小启动电流。