本文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是针对该研究的学术报告：

作者及发表信息

本研究由Jian Lv、Linhai Wei和Simon S. Ang共同完成。Jian Lv来自中国电子科技大学的电子薄膜与集成器件国家重点实验室，同时也在美国阿肯色大学电气工程系工作；Linhai Wei来自中国电子科技大学；Simon S. Ang则任职于美国阿肯色大学电气工程系。该研究于2015年1月30日在线发表在《Analog Integrated Circuits and Signal Processing》期刊上。

学术背景

本研究属于模拟集成电路设计领域，主要研究高精度带隙基准电压源（Bandgap Voltage Reference, BGR）的设计与优化。带隙基准电压源是模拟、混合信号及数字电路中的关键组件，广泛应用于A/D转换器、DRAM、电源转换器及闪存控制电路等场景。传统带隙基准电压源采用一阶温度补偿，其温度系数（Temperature Coefficient, TC）通常为20-100 ppm/°C，难以满足高精度应用的需求。因此，本研究旨在提出一种新的高阶曲率补偿带隙基准电压源拓扑结构，以进一步降低温度系数并提高电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio, PSRR）。

研究流程

本研究分为电路设计、仿真验证及实验测试三个主要步骤。

1. 电路设计

本研究提出了一种新的带隙基准电压源拓扑结构，采用双差分输入放大器（Dual-Differential Input Amplifier, DDIA）生成与绝对温度互补的电压（Complementary to Absolute Temperature, CTAT），并利用该电压和DDIA进行曲率补偿。具体电路包括以下部分： - DDIA设计：DDIA由启动晶体管、输入驱动晶体管和折叠式共源共栅晶体管组成，用于生成PTAT（Proportional to Absolute Temperature）电流和一阶温度补偿电压。 - 非线性电压生成：通过双极晶体管（BJT）的基极-发射极电压（Vbe）非线性特性，生成非线性电压项（vnl），用于高阶曲率补偿。 - 曲率补偿：通过DDIA将非线性电压项与一阶温度补偿电压结合，实现高阶温度补偿。

2. 仿真验证

在0.5 µm CMOS工艺下对电路进行仿真，验证其性能。仿真结果显示，该带隙基准电压源的温度系数为1.48 ppm/°C，电源抑制比（PSRR）在1 kHz以下为-82 dB，在10 kHz时为-74 dB。

3. 实验测试

在0.5 µm CMOS工艺下制造芯片，并进行实验测试。测试结果表明，该带隙基准电压源在-40°C至125°C的温度范围内，温度系数为4.1 ppm/°C，电源电压范围为2.7 V至5 V时，线性调节性能为0.37 mV/V。

主要结果

• 温度系数：实验测试结果显示，该带隙基准电压源的温度系数为4.1 ppm/°C，相比传统一阶补偿电路有显著提升。
• 电源抑制比：在1 kHz以下，PSRR达到-82 dB，表现出优异的电源噪声抑制能力。
• 输出负载电流驱动能力：该电路无需外部缓冲放大器即可驱动高输出负载电流，适用于高电流驱动应用。

结论

本研究提出了一种新的高精度带隙基准电压源拓扑结构，通过双差分输入放大器和曲率补偿技术，实现了低温度系数和高电源抑制比。实验结果表明，该电路在-40°C至125°C的温度范围内表现出优异的温度稳定性，且具有高输出负载电流驱动能力。该电路适用于多种混合信号电路系统，具有重要的应用价值。

研究亮点

• 高阶曲率补偿：通过双差分输入放大器和非线性电压生成技术，实现了高阶温度补偿，显著降低了温度系数。
• 高电源抑制比：采用DDIA结构，实现了高达-82 dB的电源抑制比，有效抑制了电源噪声。
• 无需外部缓冲放大器：该电路具有高输出负载电流驱动能力，无需外部缓冲放大器，简化了电路设计。

其他有价值的内容

本研究还详细分析了电路的小信号等效模型，解释了其高电源抑制比的原理，并提出了电阻修调网络的优化方法，以进一步提高温度性能。此外，研究还对比了该电路与文献中其他带隙基准电压源的性能，证明了其优越性。