【導讀】在本期文章中，對傳統的帶隙電路進(jìn)行了誤差分析，然后解釋了如何使用開(kāi)關(guān)電容電路將這些誤差降至。圖 1 顯示了傳統的帶隙參考實(shí)現方案及其相關(guān)的誤差源。
在本期文章中，對傳統的帶隙電路進(jìn)行了誤差分析，然后解釋了如何使用開(kāi)關(guān)電容電路將這些誤差降至。圖 1 顯示了傳統的帶隙參考實(shí)現方案及其相關(guān)的誤差源。
圖 1
圖 1 中沒(méi)有誤差源的帶隙電壓由以下公式描述。
下面添加了錯誤源，并假設所有不匹配 錯誤
條件、誤差級別和選擇的設計參數：
使用上述參數進(jìn)行誤差計算：
從上面可以看出，輸入失調電壓是主要的誤差源，因此消除這個(gè)誤差將大大有助于實(shí)現的帶隙電壓。因此，讓我們繼續討論 switched capacitor 實(shí)現，看看如何處理這個(gè)錯誤，以及其他錯誤如何比較。
在圖 2 中，顯示了開(kāi)關(guān)電容帶隙電路，并添加了一個(gè)簡(jiǎn)單的附加物（標記為“新”）以執行偏移電壓消除。該圖是對本系列部分的初始采樣狀態(tài) 圖 1 的修改。在這種狀態(tài)下，反饋電容 C” 現在都連接到共模輸出電壓 （vcm），另一側連接到 OTA 的輸入端，電路中的其余電容也是如此。因此，在此階段的所有 caps 上對 input offset voltage 進(jìn)行采樣。
圖 2
帶偏移校正的初始采樣
在下一個(gè)狀態(tài)下，φ1 開(kāi)關(guān)打開(kāi)，φ2 閉合，之前連接到 vcm 的兩個(gè) C” 反饋電容器的端子連接到輸出。兩者保持相同的端電壓，因此 OTA 偏移電壓已從差分輸出中消除。
傳統帶隙電路中的第二大誤差貢獻因素是 R0和 R1.這些電阻器用于增益 （R0/ R1） PTAT 電壓。如本系列部分所述，PTAT 電壓在開(kāi)關(guān)電容電路中使用電容器比率 （2C’/C”） 而不是電阻器比率來(lái)增加。這是有益的，因為電容器的失配（每單位面積）遠小于多晶硅電阻器的失配，在我目前正在工作的過(guò)程中相差 ?5 倍。這將第二大誤差從 6.3mV 降低到 1.3mV。
這種開(kāi)關(guān)電容架構的一個(gè)好處是電路的差分特性帶來(lái)的卓越電源抑制 （PSR） 性能。差分 OTA 的對稱(chēng)設計為電源上的信號提供一階抵消。
總之，使用開(kāi)關(guān)電容器技術(shù)產(chǎn)生基于帶隙的電壓有很多好處。其中包括易于減少甚至消除許多傳統帶隙電路常見(jiàn)的誤差。使用簡(jiǎn)單的偏移消除技術(shù)消除了偏移電壓誤差，使用電容器而不是電阻器減少了關(guān)鍵元件的失配誤差，并且通過(guò)電路的差分特性獲得了更好的 PSR 性能。
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