SBG修改输出电压+SLOSC修改输出频率

发布时间 2023-09-04 16:02:30作者: 温柔的一天8876

问题解决

1·在带隙输出电压已知的条件下,如何多输出一路更小的电压?

​ 如上图所示,如果在原输出电压支路上利用电阻分压的形式得到所想要的较小电压值,则其温度系数不好,原因在于,零温度系数电压由
$$
IPTAT*RES(原)+VBE
$$
得出,电阻分压,相当与削减了正温度系数相关的电压,自然温度系数不好。

​ 故解决方法也如上图所示,多引入一条IPTAT支路,同样利用电阻分压,保证新要求的电压温度系数良好。

​ 首先,由于在原vout处添加了R2、R3分压,故此时Vout就变小,相当于原R1减小,则此时Vout为负温度系数电压,则此时流经R2、R3的电流就是负电流,相当于从IPTAT电流抽走负电流,则现在流经R1、PNP的电流就更正但同时电流的数值却更小;故通过调节R1的大小,使得Vout回归零温度系数电压,则流经R2,R3的电流成为与温度无关的电流Iztat,再利用电阻分压得出Vout新。(vout新温度系数跟随vout

新结构得出的电流电压和温度的关系如下
$$
VBE + (IPTAT(原)-IZTAT)R1(新)=Vout(与温度无关)
$$
通过此次试验也可以知道BUFFER的重要性,当输出的电压通过分压的电阻大小和其产生时的电阻相差不大,就会对前电路产生干扰,故需要BUFFER(输入阻抗无穷大,输出阻抗无穷小)进行隔绝影响。

1)、版图问题+相关计算

​ 为解决上述电阻分压而导致R1、R2值和面积过大的问题,可以增大电流即倍增IPTAT,使得电阻减小,对vout*进行合理的假设,也可以减小电阻的数值。


​ 如上图所示,PNP电压通过实验已知0.6V,要求输出0.8V电压,故假设Vx为0.85V左右,则由下式得出大概电阻范围后再细调。

注意!!!

​ 此时调节电阻R1,先往小了开始调节。优先设置两路电流相同,观察输出电压正负温度系数调节R1的大小

总结:优先调整R1确定温度系数,确定R2+R3的总值,分压得到0.8V

2·对振荡器的原频率进行修改

​ 对于电路的调节,首先了解电路基本原理,其次列出相关数据算式,然后调节,是最规范的修改方式。

​ 如上图所示(所标符号相同的点是相连的),振荡器电路的基本原理是通过运放的正负极输入端的电压大小进行变化比较,实现输出高低电压的翻转,进而形成方波震荡。

1)、如何形成比较器正负两端电压大小的变化?

​ 由上述电路的左边部分实现,由偏置电路产生两路相同电流流经1、2两部分,假设初始时,+,+‘开关导通,-,-’开关断开。则此时流经2的电流全部留给电阻电路,使得2处的电压固定为IR,左边电容电路在充电,并且由0往上抬升,此时,1处的电压比2处电压小,故开关没有翻转,随着时间的增长,1处给电容充电,1处电压逐渐抬升,当略高于2处电压,则此时开关迅速翻转,+,+‘开关断开,-,-’开关导通。此时左边的电容迅速放电,但是1处电压依旧保持在IR没有变化,而2处电压迅速由I*R掉电为0,再由右边电容部分缓慢充电。

2)、频率相关参数

频率和角频率不是同一个概念!!

相关如上述式子可知,频率与电阻电容的乘积成反比。

注意!!

​ 上述电路中被白色圈中的电容为稳压作用(如何确定其作用,通过改值看频率是否变化)所有的仿真都是为观察做准备,仿真的参数变与不变都是说明了各个组件在电路中的作用。

在本电路中,利用trim的手段对电阻电容的值进行调节,目的是为在各个工艺角下都能保证频率稳定,偏差在2%左右

目标:将500khz频率转换成2Mhz

解决方式:减小电阻电压值。

​ 在实际电路中,为实现各个工艺角的频率稳定,使用trim的调节方式,就需要进行粗细调节的区分。这边假设电容为粗调,电阻为细调。各自都用3bit开关。故设置时应该把单位电容的值往大了设置,单位电阻的值往小了设置,以实现粗细调节,(这也是之前困惑计算得出电阻电容值,在tt条件下已经设置好的值,如果进行trim仿真却没有实现粗细调和合理的步长变化)并且电阻电容的频率变化要覆盖初始值时全corner下频率变化的范围,假设电容变化覆盖+50%~-50%的范围,步长约为14%,则电阻为实现细调则步长应2%(为满足电阻总步长2%7=14%),观察步长用1/f的图形看,因为1/f才与RC值成正比,每一步的步长才相差不大*
​ 同时,为了使得偏差尽可能的小,也应该缩小细调的单位值,解决办法增加bit数,或者缩小单位电阻值
现改进的电路没有实现粗细调,但是对最大偏差,最小偏差的频率trim回2Mhz,偏差只在2%

3)、单位电阻值,电位电容值,和不同bit下,值的比例关系


​ 如图所示,3bit的意思是有3个开关,且为2进制关系,初始状态100,即<2>=1(1状态相当于开关导通),<1>=<0>=0,则初始电容为C1+C2,因为3bit的开关总共有八种状态,相当于把大电容分成了8份。

100 相当于有5份的电位电容;

111 相当于有8份的单位电容;

000 相当于有1份的单位电容;

则通过计算,可以得出C1值为单位电容值,

且C1:C2:C3:C4的值为1:4:2:1

初始状态100,即<2>=1(1状态相当于开关导通),<1>=<0>=0,

100状态下电阻值为r1+r3+r4

100 相当于有4份的单位电阻;

111 相当于有1份的单位电阻;

000 相当于有8份的单位电阻;

则通过计算,可以得出R1值为单位电阻值,

且C1:R2:R3:R4的值为1:4:2:1