Σχεδίαση Bandgap Reference Στο 1-volt

Abstract

Βασικός σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη και σχεδίαση ενός κυκλώματος τάσης αναφοράς bandgap με τάση τροφοδοσίας ενός Volt ή και μικρότερης. Το συγκεκριμένο κύκλωμα είναι βασικό τμήμα κάθε ολοκληρωμένου ηλεκτρονικού συστήματος, καθώς χρησιμοποιείται για να παρέχει μία τάση το δυνατόν σταθεροποιημένη κατά τις μεταβολές της θερμοκρασίας και των παραμέτρων κατασκευής που χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.Πιο συγκεκριμένα έγινε μια λεπτομερής ανάλυση της πρώτης πρότασης για bandgap κύκλωμα, με σκοπό την εξέταση της αποδοτικότητας και των χαρακτηριστικών της τάσης αναφοράς που δημιουργείται από τις σχεδιαστικές και τεχνολογικές παραμέτρους που χρησιμοποιούνται, καθώς και των πλεονεκτημάτων και των περιορισμών που υπεισέρχονται στην συγκεκριμένη υλοποίηση. Το κύκλωμα σχεδιάστηκε με βάση μία τεχνολογία που χρησιμοποιείται αυτήν την εποχή για σχεδιάση ολοκληρωμένων εφαρμογών, με σκοπό να ελεγχθούν στην πράξη τα θεωρητικά συμπεράσματα που εξήχθησαν και να διαπιστωθεί και η συμβατότητα με τις σύγχρονες τεχνολογίες κατασκευής.Στην συνέχεια παρουσιάστηκαν αναλυτικά οι προτάσεις που παρουσιάστηκαν την τελευταία δεκαετία για αντικατάσταση της αρχικής πρότασης. Οι προτάσεις αυτές καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα κυκλωμάτων, με σημαντικά πλεονεκτήματα αλλά και περιορισμούς, που έγκεινται κυρίως στην σημαντική εξάρτηση από τεχνολογικές παραμέτρους και στην μη συμβατότητα με όλες τις τυπικές CMOS τεχνολογίες. Η ανάλυση που πραγματοποιήθηκε ανέδειξε τις τοπολογίες οι οποίες οι οποίες θα εξελιχθούν στο μέλλον, επωφελούμενες από τις εξελίξεις στην τεχνολογία κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων.Τέλος, πραγματοποιήθηκε η σχεδίαση μίας εκ των νεότερων bandgap προτάσεων σε τεχνολογία 0,13μm με ενιαία τροφοδοσία υπό του 1-Volt. Η σχεδίαση αυτή έδωσε ως αποτέλεσμα ένα κύκλωμα χαμηλής τροφοδοσίας και χαμηλής ισχύς , το οποίο μπορεί να ενσωματωθεί σε κάθε ολοκληρωμένο κύκλωμα (χαμηλών ή και υψηλών προδιαγραφών) που απαιτεί σταθερή τάση αναφοράς με τροφοδοσία μέχρι και 0,8 Volts. Το κύκλωμα αυτό μπορεί να υλοποιηθεί σε κάθε τυπική CMOS τεχνολογία (όπως ήταν και αυτή στην οποία σχεδιάστηκε για την εργασία αυτή) και, με μικρές μεταβολές στις τιμές μερικών παραμέτρων του, να παραμείνει συμβατό με οποιαδήποτε τεχνολογία, λόγω της εξάρτησής του από αρκετές παγκόσμιες σταθερές (όπως η σταθερά k του Boltzman). Λόγω της τοπολογίας που χρησιμοποιεί, το κύκλωμα που σχεδιάστηκε είναι από τις γενικότερες και καλύτερες προτάσεις για μία τάση αναφοράς.