0 引言
    模擬電路廣泛地包含基準(zhǔn)源。這種基準(zhǔn)源是一個(gè)直流量，它與電源和工藝參數(shù)的關(guān)系很小，但與溫度的關(guān)系是確定的。本文對四種基本MOS管基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行分析和仿真。

1 MOS分壓基準(zhǔn)電路
    一個(gè)最容易想到的基準(zhǔn)電源就是在兩個(gè)電源之間進(jìn)行分壓而得到。當(dāng)然，用來分壓的器件可以是無源器件也可以是有源器件。但是這樣得到的基準(zhǔn)電壓與電源電壓成正比。
    電路如圖1所示。圖1(a)是由電阻和二極管聯(lián)接的MOS管構(gòu)成的分壓器。Hspice下取電源電壓VDD=3．3V，W／L=1．8／0．18μm，取電阻為4kΩ時(shí)，其溫度特性如圖2(a)所示。溫度在0～80℃變化時(shí)輸出Vref在1．195～1．245V之間變化。如圖2(b)所示，電源電壓在0～3．3V變化時(shí)，輸出電壓Vref在0～1．245V之間變化。

    圖1(b)是由兩個(gè)MOS管串聯(lián)構(gòu)成的分壓電路。其溫度特性如圖3(a)所示。溫度在0～80℃變化時(shí)輸出Vref在1．236～1．26V之間變化。在圖3(b)中，電源電壓在0～3．3V變化時(shí)，輸出電壓Vref在0～1．26V之間變化?？梢?，輸出電壓依賴于電源電壓的變化而變化非常明顯。

2 自偏置MOS管基準(zhǔn)電壓源
    電路如圖4所示。(W／L)1=(W／L)2=1．8μm／0．18μm，(W／L)3=(W／L)4=1．8μm／0．36μm。取R1=100Ω時(shí)，仿真結(jié)果如圖5所示。輸出電壓Vref對電源電壓的依賴性依然很強(qiáng)?？梢?，溫度在0～80℃變化時(shí)，輸出電壓在1．14～1．24V變化。

3 帶啟動(dòng)電路的自偏置MOS管基準(zhǔn)電壓源
    在圖4電路中，當(dāng)電源上電時(shí)，所有的晶體管均傳輸零電流，因?yàn)榄h(huán)路兩邊的分支允許零電流，則它們可以無限期地保持關(guān)斷。這中問題被稱為電路的啟動(dòng)問題。如圖6所示，M1、M4和M7組成啟動(dòng)電路。圖中M1、M4、M5、M6和M7管子的寬長比相同為1．8μm／0．18μm，(W／L)2=0．9μm／0．18μm，(W／L)3=0．72μm／0．18μm。其輸出電壓特性曲線如圖7所示?？梢?，溫度在0～80℃變化時(shí)，輸出電壓在1．009～1．016V變化，溫度特性較好。

4 高精度MOS管電壓源
    圖8所示電路是在圖4的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)差分運(yùn)放電路，通過該運(yùn)放強(qiáng)制使得M1和M2的漏一源電壓相等，從而極大地削弱溝道調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生的影響。而運(yùn)放的輸出為M1和M2提供了柵極偏置電壓。

    圖8中M1-M2、M5-M10的W／L=1．8μm／0．18μm，M3-M4的W／L=3．6μm／0．18μm。仿真結(jié)果如圖9所示，溫度在0～80℃變化時(shí)，輸出電壓在661．4～662．6mV之間變化，溫度特性很好。電源電壓在2．5～3．3V變化時(shí)，輸出電壓在580～660mV之間變化。

5 小結(jié)
    基準(zhǔn)電壓源電路作為模擬集成電路不可缺少的模塊，對其進(jìn)行分析和研究具有重要意義。本文通過Hspice對四種MOS管基準(zhǔn)電壓源電路進(jìn)行仿真，給出了電路圖、電路參數(shù)和仿真結(jié)果。