低功耗开关电容带隙,第 2 部分

出处:维库电子市场网 发布于:2024-07-08 17:07:57 | 266 次阅读

  解释了使用此技术实现的基本操作。在本部分中,对传统带隙电路进行了误差分析,然后解释了如何使用开关电容电路将这些误差最小化。图 1 显示了传统带隙基准实现及其相关误差源。


 

  图 1 中没有误差源的带隙电压可用下式描述。

  下面添加误差源,假设所有失配误差都是

 

  条件、错误级别和选择的设计参数:

  使用上述参数的误差计算:

  低功耗开关电容带隙,第 2 部分
  从上图可以看出,输入失调电压是主要误差源,因此消除此误差对实现准确的带隙电压大有裨益。因此,让我们继续讨论开关电容器的实现,看看如何处理此误差,以及其他误差的比较情况。
  图 2 显示了开关电容带隙电路,其中添加了一个简单附加部分(标记为“新”),用于执行偏移电压消除。该图是初始采样状态(本系列第一部分中的图 1)的修改版。在此状态下,反馈电容器 C?? 现在一侧连接到共模输出电压 (vcm),另一侧连接到 OTA 的输入,电路中的其余电容器也是如此。因此,在此阶段,输入偏移电压在所有电容器上进行采样。

  图 2

  带偏移校正的初始采样

  在下一个状态下,φ1 开关打开,φ2 开关关闭,之前连接到 vcm 的两个 C反馈电容的端子连接到输出。两者保持相同的端子电压,因此 OTA 失调电压已从差分输出中消除。

  带偏移校正的初始采样
  传统带隙电路中第二大误差因素是 R 0 和 R 1之间的不匹配。这些电阻用于增加 (R 0 / R 1 ) PTAT 电压。如本系列第一部分所述,在开关电容电路中,PTAT 电压是使用电容比 (2C'/C'') 而不是电阻比来增加的。这是有益的,因为电容器的不匹配(每单位面积)远小于多晶硅电阻器的不匹配,在我目前正在研究的工艺中相差约 5 倍。这将第二大误差从 6.3 mV降低 到 1.3 mV。
  这种开关电容架构的最后一个优点是出色的电源抑制 (PSR) 性能,这源于电路的差分特性。差分 OTA 的对称设计可对电源上的信号进行一级抵消。
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