图 6. 带隙电压参考结合低压降稳压器的方框图
该示例中的输出电压可由公式 8 确定：
VREF 节点既是带隙参考的输出节点，同时也是带隙核心电路的电源线。这有助于我们通过 LDO 保护带隙核心电路免受电源电压纹波影响。
要获得小静态电流，电阻器 R1、R2、R3 和 R4 的值就会比较大，推荐电路的电阻为 8MΩ。这可使通过 Q1 和 Q2 的电流降低至 40nA。推荐架构的整体静态电流为 250nA。除此之外，我们还可采用一款静态电流为 100nA 的偏置电流电源。
偏置电流电路
所推荐的偏置电流电路基于一种著名的电路结构(如图 7 所示)，在参考文献 5[5] 中有详细介绍。
在该电路中，两个 N 型晶体管 M5 和 M7 构成第一个增益为 S7/S5 的电流镜，而两个 P 型晶体管 M4 和 M6 则构成第二个增益为 S4/S6 的电流镜，其中 S4、S5、S6 和 S7 是相应晶体管的面积。
偏置发生器通常不需要特别启动电路，这可减少静态电流和占用面积。如果电流足够小，电阻 R 就可以忽略。由 M5/M7 和 M4/M6 构成的两个电流镜可互连成一个闭环。
该环路增益大于单位增益，因此两个分支中的电流都会增大，直至达到均衡为止。这将由电阻 R 的压降定义，可表示为公式 9：
图 7. 具有动态启动电流的偏置生成器
要加快启动速度并避免可能的漏电影响，可使用一款附加启动电路。晶体管 M0 可作为具有极大电阻的横向双极性 NPN 晶体管使用，其可最大限度地降低启动电流。电容器 C 不仅可在电路加电时提供快速瞬态启动，而且还可防止启动电路发生振荡。在启动之后，电路由晶体管 M2 阻断。偏置模块的偏置电流是 40nA。总流耗是 80nA。
验证结果
所推荐带隙参考不仅可用于超低噪声、高 PSRR 的低压降稳压器，而且还可采用 CMOS 9T5V 技术实施。PSRR 值如图 8 所示，输出电压精度的蒙特卡洛温度变化仿真结果如图 9 所示。测量结果请参见表 1。
图 8. 电压参考源的 PSRR
图 9. 输出电压精度
表 1. 测量数据
总结
我们不仅介绍了采用 CMOS9T5V 0.18&mICro;m 工艺实施的、高 PSRR 的极低功耗带隙电压参考，而且还详细介绍了最大限度降低功耗和最大限度提高 PSRR 的设计条件。将带隙电压参考与低压降稳压器相结合，可在 100Hz 下获得 93dB 的高 PSRR。该电路的最大静态电流仅为 250nA，是超低功耗应用最具吸引力的选择。
关于作者：TI Viktor Strik 和 Sergei Strik
Viktor Strik 是一位模拟设计工程师，主要负责开发 TI 高级线性锂离子电池充电器系列、高精度带隙电压参考、LED 驱动器，以及包括快速、低功耗与高电压在内的不同类型 LDO。此外，他还设计低功耗、低电压、低噪声 IC。Viktor 毕业于莫斯科电子科技大学 (the Moscow Institute of EleCTRonic Technology)，获物理学硕士学位，他拥有超过 16 年的丰富经验，获得至少 11 项苏联专利和 2 项美国专利。
Sergei Strik 是一位模拟设计工程师，主要负责开发 TI 高级线性锂离子电池充电器系列、高精度带隙电压参考、LED 驱动器，以及包括快速、低功耗和高电压在内的不同类型的 LDO。Sergei 毕业于位于爱沙尼亚塔林市的塔林理工大学，不仅拥有超过十年的丰富工程设计经验，而且还拥有一项专利。
参考文献
J. Guo 和 K. N. Leung，《采用 90 纳米 CMOS 工艺技术实施的、无输出电容器的小型 6uW LDO》，摘自《IEEE 固态电路杂志》2010 年 9 月第 48 卷第 9 号;
Blakiewicz, G.，《支持更快时间响应的 CMOS 低压降稳压器》，摘自《2011 年第 18 届国际大会会议记录 — 集成电路与系统混合设计 (MIXDES)》2011 年 6 月 16 ~ 18 日第 ×× 卷第 ×× 号的第 279 页 ~ 282 页;
P. Hazucha、T. Karnik、B. A. Bloecher、C. Parsons、D. Finan 和 S. Borkar，《支持超快负载调节的小型线性稳压器》，摘自《IEEE 固态电路杂志》2005 年 4 月第 45 卷第 4 号;
S. Strik，《带隙电压参考：误差及其最小化方法》，摘自《BEC 2006 会议记录》2006 年 10 月 2 日第 123 页 ~ 126 页;
E. Vittoz 与 J. Fellrath，《基于弱反向工作的 CMOS 模拟集成电路》，摘自《IEEE 固态电路杂志》1977 年 6 月 SC-12 卷第 3 号;
如欲了解有关 LDO 的更多详情，敬请访问：www.ti.com/ldo-ca。
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