A wide-supply range high-PSR bandgap voltage reference

Abstract

Günümüzde birçok hassas voltaj referans devresi yapısını düz kutuplanmış bir PN jonksiyonlu diyot gerilimi üzerine kurar. Bunun sebebi diyot geriliminin sıcaklıkla değişiminin iyi karakterize edilmiş olması ve proses değişimlerinde saçılımının fazla olmamasıdır. Düz kutuplanmış ve sıcaklık kompanzasyonu birinci ve ikinci dereceden sağlanmış olan gerilim devrelerinin genel adı bant-aralığı gerilim devreleridir. Bu ismi alma nedenleri ise sıcaklık kompanzasyonu gerçeklenmiş devrenin çıkış voltajının devrenin gerçeklendiği materyalin bant-aralığı geriliminin kendisi ya da bir katı olmasıdır. Öte yandan günümüz tüm devre pazarında trend teknolojinin de ilerlemesiyle bu devrelerin düşük gerilim ve düşük güç tüketmesidir. Bu gerçek göz önünde tutularak sunulan tez çalışmasi (a) minimum kaynak gerilimi 1 V olan ve (1-5.5) V gibi geniş bir kaynak gerilim aralığında çalışabilen, (b) ( 40-125) °C gibi geniş sıcaklık aralığında kompanzasyonu sağlanmış, ve bu şartlar altında bile kaynaktaki değişimleri iyi reddedebilen 1 V`un altında çıkış veren bir bant-aralığı devresinin tasarımını hedeflemektedir. Devre tarafından tüketilen toplam akım 5 µA ve düşük güç tüketimini garantilemektedir. Devrenin dizaynı için kullanılan teknoloji ise AMS 0.35µ C35B4C3 prosesidir.

Most precision references employ a PN junction diode voltage, since it is very predictable meaning that it does not vary significantly with process and its behavior over a given temperature range is well characterized. First-order and second-order references that base their operation on use of forward-biased diode voltage are named as bandgap references because the compensated reference output voltage is equal to or some fraction of the bandgap voltage of the material used in the process. However, since low-power consumption and low- supply levels are the main objectives of today?s IC market, classical bandgap references leave much to be desired. This thesis targets a sub-1 V bandgap voltage reference circuit that can operate in (a) a wide supply voltage range (1 - 5.5) V, (b) a wide temperature range (-40 125) °C, and still can maintain a high PSR performance while consuming a total current of only 5 µA resulting in low power consumption. The proposed circuit is designed for AMS 0.35µ C35B4C3 process.