带隙基准Bandgap电路学习（一）

一、原理图

        Bandgap中的运放（折叠式Cascode）采用P输入对，是因为运放输入端接的PNP三极管发射极端的电位，电压小，为了确保输入对管能够饱和工作，故采用P输入对管。此外，P管作为输入管，1/f噪声较小。

        正负输入不要接反了，否则反馈不对！！！

二、仿真测试电路

        接电感是模拟封装引线，这里L0设为2nH,100mΩ；L1，L2设为1nH，50mΩ。

三、基准温度系数TCV

        ADE中设置直流DC扫描温度，这里扫描-40°~85°。右键曲线，send to——>calculator，在calculator进行如下设置，然后点小齿轮将表达式送到ADE中。

改个名字，改成TCV，运行仿真即可得到基准温度系数：

  ppm/℃

四、环路稳定性分析

        如上图所示，放置在Bandgap电路中运放的输出端 。注意，把iprobe两个引脚之间的连线删除。然后在ADE中配置stb仿真，如下图：

（第一个select选择iprobe那个器件，第二个Local Ground Name直接填电路中地的名称即可。）

保存，运行仿真。仿真完成后，点击Results——>Direct Plot——>main from

点击stb，点击Phase Margin可以快速查看相位裕度： 

点击Loop Gain，然后如下配置，点击Plot，可以绘制环路的幅频特性曲线和相频特性曲线。

        从上图可以看到，环路低频增益约为 59.8dB，增益不高是受环路反馈比例系数的影响。GBW为535.466kHz，相位裕度为72.67°。

        增大密勒补偿电容，会使增益带宽积减小，增大相位裕度。

五、噪声仿真

        这里观察输出噪声：Positive Output Node选择的是Bandgap电压VBG，Negative Output Node选择的是理想地。输入选择none。

        保存，运行仿真。仿真完成后，点击Results——>Direct Plot——>main from

如上配置，绘制输出噪声频率曲线：

Results——>Print——>Noise Summary

观察1kHz频率点处，噪声贡献来源： 

可以看到，噪声主要来源于M12、M9两个尾电流源管。 

加大沟道长度，可以使1/f噪声贡献更小一些。

再观察100kHz频率点处，噪声贡献来源：

        可以看到100kHz处，主要噪声贡献已不再是1/f噪声了，而是尾电流源管的电流噪声。增大电流可以减小电流噪声。

六、瞬态响应特性 

Results——>Direct Plot——>main from——>tran

绘制AVDD和VBG的瞬态曲线如下：

七、电源抑制PSR的仿真 

Results——>Direct Plot——>main from——>ac

配置好后，直接点击VGB那根线，得到如下的电源抑制曲线： 

【很多地方将PSR和PSRR混为一谈，PSR为电源抑制(Power Supply Rejection)，即电源到输出增益的抑制，而PSRR为电源抑制比( Power Supply Rejection Ratio)即输入到输出的增益除以从电源到输出的增益】

提高高频电源抑制，可以在外部加一个RC低通滤波电路： 

 Results——>Direct Plot——>main from——>ac，点击电容上极板的连线：

可以看到高频部分的电源抑制明显变好

RC低通滤波电路还可滤除高频噪声 

内部运放开环增益越大，电源抑制越好；GBW越大，高频电源抑制越好。