二階補償帶隙基準(帶chopping,tsmc28nm工藝)
斬波基本概念

左邊的圖無失調(diào),右邊的圖加上失調(diào),可以看出當Vos為5mV時,會在輸出端引起VREF 50mV以上的Mismatch,比較大







2.頻域和時域上理解


由于開關(guān),運放差分輸入會由DC信號調(diào)制到高頻AC信號,并引入DC的 Vos ;運放對Vin +Vos進行放大;由于運放輸出端的開關(guān),高頻的輸入信號會被解調(diào)到DC信號,而Vos則會被調(diào)制到高頻AC信號,則可以通過濾波器將Vos消除

a.陷波濾波器通過兩個相差一個陷波時鐘相位的采樣保持電路組成
b.斬波運放的輸出V表征為一個在VIn上下波動的鋸齒信號并且在穩(wěn)定后,V總在半個斬波頻率的中間穿過VIN
c.采用陷波濾波器,對V穿過Vn這一點進行采樣,并在后半個陷波周期保持那么后半個陷波周期輸出Vour就可以恒定保持為Vn
d.在使用陷波濾波器時,需要斬波頻率滿足:fcH>>BW,一般可取fs>2GBW
3.基本結(jié)構(gòu)舉例
以共源共柵斬波放大器為例



4.曲率補償Bandgap
? ? ? ?補償?shù)姆椒ㄓ泻芏?,剛開始采用的是線性化補償方式,發(fā)現(xiàn)在該工藝下根本調(diào)不出來(△vbe還隨電流變化而變化),最后綜合考慮各方面因素決定采用這種亞閾值補償?shù)姆绞?/p>
?5.電路結(jié)構(gòu)

帶隙部分主要由核心部分(core),放大器(amplify),啟動電路(Start_up),偏置(Bias),電流產(chǎn)生電路(Current_gen)組成,另外還有三個chopper和一個陷波濾波器(Notch Filter)組成。
6..仿真結(jié)果

tt工藝角下的Vref曲線

不同工藝角的下的溫度曲線

psrr,在不同工藝角下都在-90dB左右

啟動過程的仿真,基本在三四百個ns就能啟動

環(huán)路穩(wěn)定性仿真(stb),PM=74

Mento Carlo仿真結(jié)果
Vref統(tǒng)計波形

ppm統(tǒng)計圖,均值為29

經(jīng)過濾波前的放大器輸出Vout和濾波之后的輸出Vout1

Vout1峰值差為僅為4.72uV

為了更好的驗證chopping對失調(diào)電壓得到抑制能力,我們?nèi)藶榈亟o放大器的輸入管和電流鏡管加失配


無失配時普通運放帶隙和斬波運放帶隙的輸出分別為1.204和1.205
可以明顯看出失配對普通運放造成的輸出偏差但斬波運放輸出基準幾乎不變