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wyy课堂cmos模拟设计课学习笔记-bandgap电路设计2

wyy课堂cmos模拟设计课学习笔记-Bandgap频率响应参数仿真、噪声分析及优化

  • 频率响应特性
    • stability仿真
    • noise分析
    • 对电路启动过程的仿真
    • 电源抑制比PSRR
    • 修改电路参数对PSRR的影响

频率响应特性

添加iprobe在反馈回路的任一位置。这里因为存在正反两个反馈回路都通过差分放大器的单端输出，放置在此可以同时看到两个反馈的频率响应特性
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stability仿真

点select后再点iprobe
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查看仿真结果
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相位裕度
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环路增益
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GBW=257KHZ，相位裕度一般大于45-60度，保证充足相位裕度
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看调整米勒电容对频率的影响
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对比电容减少前后，GBW增加，相位裕度减小
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如果我们想提高增益，可以增加放大器输入管的L，但可以看到并不显著，低频增益还是60dB
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调整尾电流源，同时增加W L
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同样的
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但可以看到增益变化并不明显，因为我们这里是闭环增益，受反馈影响无显著变化
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noise分析

该电路无噪声输入端
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可以看到这里频率越低，噪声越高
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对噪声来源的分析
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选择显示某一频率下前20大的噪声来源
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可以两个尾电流源M32M13的1/f噪声贡献最大，可以通过加大L的长度减少噪声（因为电流不变，W也要被迫同增加）。输入管噪声贡献小，可以将WL取小一些，对噪声影响不大。
（id：电流噪声）
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可以看到M32M13噪声贡献减少，对低频噪声改善很大
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来看一下高频噪声100khz时来源，主要是电流噪声，可以尝试增加电流值来减少
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高频噪声有所减少，但并不显著
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对电路启动过程的仿真

需要将vdd设为非理想的阶跃信号
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设置瞬态仿真
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在上电过程中：VBG先逐渐上升，此时启动电路工作；到某一点后快速上升，此时启动电路关闭；最后当VDD稳定后，VBG从过冲中回到稳定值
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反相器输出(黄线)：开始时VBG低，p通，随着VDD增加而增加，当VBG超过N的阈值电压，就被拉低。
反相器p的s端（橘色）：随着VDD增加而增加，进而稳定
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电流源栅极：因为ID恒定，VGS恒定，VG随VDD同比例增加
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通过这些瞬态仿真用于调试启动电路尺寸，消耗少的电流。

电源抑制比PSRR

将VDD设置为电压在VDD波动的
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此图反映了PSRR，低频时抑制显著，高频时抑制微弱
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所以对高频滤波，加一个RC低通滤波器，会给系统增加一个零点，对系统稳定性没影响
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同时RC低通滤波器对高频噪声也有帮助，在在红线拐点处对噪声有
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开环增益越高，低频的PSRR越好；GBW越大，高频PSRR越好

修改电路参数对PSRR的影响

1.缩小电流源的W L
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负载对噪声贡献也小，所以可以缩小W L
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相比之前，低频抑制减弱，因为L减小，低频增益降低
wyy课堂cmos模拟设计课学习笔记-bandgap电路设计2_第39张图片2.减小米勒电容去增加带宽
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可以看到带宽增加后PSRR显著改善
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