0,91 V de referencia, 3,3 ppm/°C Sub-BGR con compensación de segundo orden y mejorado PSRR

Área de la Ciencia:

• Ingeniería eléctrica
• Diseño de circuitos integrados analógicos

Sus antecedentes:

• Los circuitos de referencia de brecha de banda (BGR) son fundamentales para la generación de voltaje estable.
• Los diseños convencionales de BGR se enfrentan a desafíos con la estabilidad de la temperatura y las variaciones del proceso.
• Las aplicaciones de alta precisión exigen métricas de rendimiento mejoradas como el coeficiente de temperatura y el PSRR.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y analizar un nuevo circuito de referencia de brecha de banda (BGR).
• Para mejorar la estabilidad de la temperatura y minimizar los efectos de variación del proceso.
• Para lograr un rendimiento superior en comparación con las topologías BGR existentes.

Principales métodos:

• Aplicación de una técnica de compensación de segundo orden.
• Diseño de un amplificador de error optimizado y una red de resistencias con coeficiente de baja temperatura.
• Desarrollo de un mecanismo de arranque robusto para el funcionamiento estable del circuito bajo variaciones de PVT.
• Simulación y comparación con el CM-BGR convencional, el CM-BGR en cascada, el BGR basado en Op-Amp y el Sub-BGR.

Principales resultados:

• Se ha conseguido un coeficiente de temperatura de 3,33 ppm/°C (58,97-78,79% de reducción).
• Se ha demostrado una mejora de 1,12 × 6,02 × en la relación de rechazo de la fuente de alimentación (PSRR).
• Mostró una regulación de línea mejorada del 96% con una variación de 723 μV.
• Se ha validado un rendimiento superior sobre las técnicas BGR y Sub-BGR basadas en Op-Amp.

Conclusiones:

• El circuito BGR propuesto ofrece mejoras significativas en la estabilidad de temperatura y la tolerancia a la variación del proceso.
• El rendimiento mejorado hace que el BGR sea muy adecuado para aplicaciones analógicas y de señal mixta de alta precisión.
• El diseño, simulado con tecnología CMOS de 32 nm, representa un avance notable en el diseño de circuitos BGR.