【提高bandgap精度的方法】

Chopping技术在Bandgap基准中的应用:降低噪声与温度影响

bandgap使用chopping技术降低offset和噪声
对电压的绝对值没有影响,是将Vbg的输出电压更加集中,即3sigma更小,variation更小
使用trim修调:
一般对于offset和幅值要求都准确的带隙基准,需要两组trim,一组trim用于一阶温度补偿,另一组trim用于trim输出vbg的幅值
使用chopping:
斩波频率的选择通常考虑滤波器截止频率ft、1/f噪声的转角频率fc和运放的单位增益带宽GBW。一般来说,为保证斩波模块能最大发挥消除失调电压和噪声的作用,斩波频率fch应远大于ft和fc以保证能有效滤除调制后的高频纹波;同时还需小于运放的GBW,否则经过调制模块的调制后,输入信号位于带宽之外,运放增益降低,而且chop频率太高会使反馈回路在时钟周期内无法到达稳态,调制效果变差。

为了提高带隙基准电压源的精度,可以从电路设计、温度补偿工艺优化等多个方面进行改进。以下是一些关键的设计优化方法: ### 1. 温度补偿技术 带隙基准电压源的核心原理是通过将正温度系数的电压(如双极型晶体管的基极-发射极电压)与负温度系数的电压(如热电压)相加,以实现接近零温度系数的输出电压。为了进一步提高精度: - **使用高阶温度补偿**:可以通过引入更高阶的温度依赖项来减少温度漂移[^1]。 - **利用数字校准**:在某些应用中,可以采用数字校准技术来动态调整输出电压,从而减少由于温度变化引起的误差。 ### 2. 工艺器件选择 - **匹配性优化**:选择具有高度一致性的晶体管对,以确保在不同工作条件下的稳定性。 - **低噪声器件**:选用低噪声的晶体管其他元件,以减少噪声对输出电压的影响。 ### 3. 结构优化 - **采用差分结构**:差分结构有助于抑制共模干扰,并且可以提高整体的稳定性精度。 - **增加反馈机制**:通过引入适当的反馈网络,可以更精确地控制输出电压水平。 ### 4. 动态偏置调整 - **自适应偏置**:根据环境温度或其他参数的变化自动调节偏置电流或电压,以维持最佳性能。 ### 5. 版图设计 - **对称布局**:确保关键组件的物理布局对称,以减少由于不对称造成的失配。 - **热隔离**:对于敏感区域实施热隔离措施,防止局部过热影响整个系统的稳定性。 ### 示例代码 虽然具体的硬件设计不涉及编程,但这里提供一个简单的Python脚本示例,用于模拟计算理想带隙基准电压值的过程,这可以帮助理解如何基于理论模型预测输出电压: ```python def calculate_bandgap_voltage(temp): # 简化模型中的常数 VBE = 0.7 # 基极-发射极电压 (V) VT = 0.026 # 热电压 (V), 在室温下大约为26mV # 计算带隙基准电压 Vref = VBE + (VT * temp / 300) # 假设温度以开尔文为单位 return Vref # 模拟不同温度下的基准电压 temperatures = [250, 300, 350] # 不同温度点(K) for temp in temperatures: print(f"Temperature: {temp}K, Bandgap Voltage: {calculate_bandgap_voltage(temp):.4f}V") ``` 这段代码简单展示了如何根据给定温度估算带隙基准电压,实际应用中需要考虑更多因素以及更复杂的数学模型。
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