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

stability仿真

点select后再点iprobe

查看仿真结果

相位裕度

环路增益

GBW=257KHZ,相位裕度一般大于45-60度,保证充足相位裕度

看调整米勒电容对频率的影响

对比电容减少前后,GBW增加,相位裕度减小

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


调整尾电流源,同时增加W L

同样的

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

noise分析

该电路无噪声输入端

可以看到这里频率越低,噪声越高

对噪声来源的分析

选择显示某一频率下前20大的噪声来源

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)


可以看到M32M13噪声贡献减少,对低频噪声改善很大


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


高频噪声有所减少,但并不显著

对电路启动过程的仿真

需要将vdd设为非理想的阶跃信号

设置瞬态仿真

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

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

电流源栅极:因为ID恒定,VGS恒定,VG随VDD同比例增加

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


此图反映了PSRR,低频时抑制显著,高频时抑制微弱

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


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

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

负载对噪声贡献也小,所以可以缩小W L

相比之前,低频抑制减弱,因为L减小,低频增益降低
2.减小米勒电容去增加带宽


可以看到带宽增加后PSRR显著改善

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