精密电流源-毕业设计(5)

2019-01-07 14:59

5.2 电路的仿真与分析

利用Hspice仿真工具对第四章设计的电路进行仿真。

温漂特性

这里对温度变量temp进行直流扫描,观察在温度变化(其他参数不变)的情况下的波形,使得带隙输出变化尽量小。温度从-20℃到100℃扫描,电源电压为5V,基准电流源的输出先增大后减小,当温度约为23℃时输出最大电流,约为651.964uA,此时输出的正温度系数的电压等于负温度系数的电压。

仿真波形如下:

图5.1

取工作的温度范围为-20-80?C,在这个范围内,基准电压的输出变化仅为0.3uA,变化率约为0.05%。

温漂系数

TC?651.964?651.655?106?4.74ppm/?C 651.809[80?(?20)] 直流仿真

这里是对电压源vcc进行直流扫描,观察在电压源发生变化(其他参数不变)

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的情况下的波形,使得带隙输出变化尽量小,显示带隙基准电压的输出跟电源无关的特性。

如图5.2,电源电压从3V-8V间进行扫描,当电压为4V时,输出稳定的基准电流,此时,基准电流约为650uA。

图5.2

我们对电源电压从4.2V-8V进行扫描,观察输出的变化,仿真波形如图5-5所示。

图5.3

从图中可以看到,当电源电压在一定范围内变化时,基准电压的输出较为稳定,增幅几乎没有。

直流电压的抑制比≈0

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如图5.4所示,是电源电压在4.2V-5V之间变化时,电路总的输出电流的曲线。

图5.4

图中可以看出电流变化微小,我们取电压为4.3V,此时总电流为1.3039mA,由此我们得到电路总功耗为:

P?VCC?ICC?4.3?1.3039?5.6mW

5.3仿真性能汇总

特性 最低电源电压 最低静态功耗 温度系数 直流电源抑制比 (电源电压调整率) VCC=4.3-6V 表3仿真性能汇总

条件 VCC=5V 指标 4V 10mW 10ppm/K 仿真值 4V 5.6mW 4.74 ppm/K 1uA/V 0uA/V

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第六章 论文总结

本文采用设计仿真了一种简单的带隙基准电压源。主要的工作是先进行带隙基准的理论研究,在理论研究充分的基础上,开始了带隙基准电流源的设计。设计过程中结合Hspice仿真,在仿真中发现问题,在设计中改正问题,通过仿真和设计改正的相结合,使我的设计达到了预设的指标。本次电流源的设计,具有稳定性好,温度系数低的特点。

带隙基准源在各种模拟和数字系统中的使用非常广泛。模拟集成电路的发展对带隙基准电压源的要求越来越高,带隙基准电压源的性能要求越来越高,随着数据转换电路的分辨率的提高,特别需要高温度稳定性的带隙基准源。

通过本次毕业设计,我对模拟电路的知识有了更深的了解,复习了大二电子线路的知识,还掌握了关于带隙基准的新知识。单独的电路设计使我对实际的设计有了更本质的把握,特别是通过仿真,对所设计的电路有了更为全面的了解。受益匪浅。由于以前没有过进行电路仿真的经验,在仿真的过程中遇到过很多的困难,不过通过学习和同学的帮助,我克服了困难,并且学会了Hspice仿真。本次电路设计不仅使我对电路设计的流程有了亲身的体会,而且学会了如何解决问题,解决困难,如何利用身边有利因素帮助完成自己的工作。新知识的学习,也是一大收获。

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致谢语

本次毕业设计,首先我要感谢我的导师,在创新设计实验和毕业设计过程中,老师都给我进行了细致的讲解,做了详细的计划。在设计遇到困难时,也详细地给我讲解了我不懂的地方,让我明确了目标,完成了每个阶段的任务和要达到的目标。老师也给我提供了许多有用的书籍和材料,方便我能够很快了解学习关于毕业设计的方方面面的知识,为毕设的顺利完成奠定了基础。

然后,我要感谢在毕业设计中给了我帮助的xxx同学,在电路仿真过程中给了我很多建议和帮助,为我节省了很多时间。

最后,我要特别感谢xxx学长,在我最后仿真遇到困难时,耐心帮我查找问题,并教导我错误的地方,最后顺利完成毕业设计。

初次单独设计电路,由于经验和知识的不足,也许做的不够好,但是我努力了并且完成了,所以还是很开心。虽然只是设计一个电路中一个比较简单的电流源,但是在过程中我学到了很多知识,锻炼了我单独动手的能力。通过此次的设计我明白了科研的精神不但在于不断地探索与改正,更在于互相的帮助与鼓励。这对于我将来的人生都有很大的启发。所以我要再次感谢上面我所要感谢的人以及我的同学们,谢谢他们让我顺利完成了大学最后的学习任务!

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参考文献

[1]谢嘉奎,电子线路[M]. 北京:高等教育出版社,2006年

[2]毕查徳.拉扎维,模拟CMOS集成电路设计[M]. 西安:西安交通大学出版

社,2008年

[3]吴建辉,CMOS模拟集成电路分析与设计[M]. 北京:电子工业出版社,2004

[4]何乐年,模拟集成电路分析与仿真[M]. 北京:科学出版社,2008年 [5]来新泉,专用集成电路设计实践[M].西安:西安电子科技大学出版社,2008

年 [6]张耀中,一种改进的内置和式基准电流源的设计[D]. 南京:东南大学,2006

[7]高丰誉,一款结构新颖的带隙基准电压源[D]. 厦门:厦门大学,2010年

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