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基于MOSFET失配分析的低压高精度CMOS带隙基准源

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标签: MOSFET

简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同,可分为“N型”与“P型” 的两种类型,通常又称为NMOSFET与PMOSFET,其他简称尚包括NMOS、PMOS等。

CMOS

CMOS是Complementary Metal Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体)的缩写。它是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片。因为可读写的特性,所以在电脑主板上用来保存BIOS设置完电脑硬件参数后的数据,这个芯片仅仅是用来存放数据的。另外,CMOS同时可指互补式金氧半元件及制程。因此时至今日,虽然因为工艺原因,都叫做CMOS,但是CMOS在三个应用领域,呈现出迥然不同的外观特征:一是用于计算机信息保存,CMOS作为可擦写芯片使用,在这个领域,用户通常不会关心CMOS的硬件问题,而只关心写在CMOS上的信息,也就是BIOS的设置问题,其中提到最多的就是系统故障时拿掉主板上的电池,进行CMOS放电操作,从而还原BIOS设置。二是在数字影像领域,CMOS作为一种低成本的感光元件技术被发展出来,市面上常见的数码产品,其感光元件主要就是CCD或者CMOS,尤其是低端摄像头产品,而通常高端摄像头都是CCD感光元件。三是在更加专业的集成电路设计与制造领域。

分析了MOSFET失配对差分放大器失调电压影响的机理,介绍了降低失调电压提高精度的斩波调制技术的工作机理,在此基础上实现了一种低电压高精度带隙基准电压源设计。利用斩波调制技术有效地减小了带隙基准源中运放的失调所引起的误差,提高了基准源的精度。考虑负载电流镜和差分输出对各±2%的失配时,该基准源的输出电压波动峰2峰值为0.31mV。与未应用斩波调制的带隙基准源相比,相对精度提高了约86倍。当温度在0°C到80°C变化时,该基准源的温度系数小于12×10-6/°C。采用0.25μm  2P5M  CMOS工艺实现的版图面积为0.3mm×0.4mm.

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