저전력 CMOS On-Chip 기준전압 발생회로
Low-Power CMOS On-Chip Voltage Reference Circuits
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참고문헌
초록
본 논문에서는 증식형 MOS 트랜지스터와 저항만을 사용하여 기준전압을 발생하기 위한 두 가지 방법을 제안하였다. 첫 번째 방법은 문턱전압에 비례하는 전압성분과 열전압에 비례하는 전압성분을 합하여 온도보상을 하는 전압모드 방식이고, 두 번째는 문턱전압에 비례하는 전류성분과 열전압에 비례하는 전류성분을 합하여 온도보상을 하는 전류모드 방식이다. 설계된 회로들을 n-well CMOS 공정 페러미터를 사용하여 HSPICE 모의실험한 결과, 전압모드 회로의 경우 공급전압에 대한 변화율은 의 온도범위에서 0.21%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 의 공급전압 범위에서 이하이다. 전류모드 회로의 경우는 공급전압에 대한 변화율이 의 온도범위에서 0.08%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 의 공급전압 범위에서 이하이다. 또한 전력소모는 5V, 일 때 전압모드 경우와 전류모드 경우 각각 와 로 저전력 특성을 보인다. 제작된 전압모드 기준전압 발생회로를 측정한 결과, 공급전압에 대한 변화율은 의 온도범위에서 0.63%/V 이하이고, 온도에 대한 변화율은 의 공급전압 범위에서 보다 작다. 제안된 회로들은 구조가 간단하기 때문에 설계가 용이하고, 특히 전류모드의 경우 넓은 범위의 기준전압 발생이 가능하다는 장점을 갖는다.
Abstract
In this paper, two schemes of generating reference voltages using enhancement-mode MOS transistors and resistors are proposed. The first one is a voltage-mode scheme where the temperature compensation is made by summing a voltage component proportional to a threshold voltage and a voltage component proportional to a thermal voltage. In the second one, that is a current-mode scheme, the temperature compensation is made by summing a current component proportional to a threshold voltage and a current component proportional to a thermal voltage. The designed circuits have been simulated using a n-well CMOS process parameters. The voltage-mode circuit has a temperature coefficient less than and a power-supply(VDD) coefficient less than 0.21%/V for a temperature range of and a VDD range of . The current-mode circuit has a temperature coefficient less than and a VDD coefficient less than 0.8%/V for . The power consumption of the voltage-mode and current-mode circuits are respectively for 5V and . Measurement results show that the voltage-mode reference circuit has a VDD coefficient less than 0.63%/V for and has a temperature coefficient less than . The proposed reference circuits are simple and thus easy to design. The proposed current-mode reference circuit can be designed to generate a wide range of reference voltages.