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아날로그 회로설계 실무 : Analog IP 설계와 성능 개선하기

BGR 회로 질문 드립니다.

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안녕하세요 기본적인 BGR 회로설계에 대해서 LTspice로 공부를 하던 중 궁금한 점이 있어 여쭤보고자 합니다..!!

 

강의에서 나오는 스펙과 다르게 각 브랜치당 10uA가 흐르고, Vref가 1.2V 가 나오게 하려는데,

위에 그림처럼 출력 저항(R9)을 59K로 하면 vref 1.18V로 목표 전압보다 아래로 나오지만 Temp에 대한 출력 파형이 곡선 형태이고, 전압 변동성은 1.8mV 수준으로 나옵니다. 여기에 출력 저항만 61k로 더 올리게 되면 vref는 1.2v가 나오지만 PTAT 성분이 강한 우상향 곡선에 전압 변동성은 11mV 가 나옵니다.

 

저항 두 개의 값(R8, R9)을 sweep해서 조절해 봐도 전압 레벨과 temp에 대한 전압 curvature 둘 다 만족되지가 않아서 계속 딜레마를 겪고 있습니다.

원하는 출력 전압 값과 온도에 대해 전압 변동성이 적은 curveture 형태의 파형을 얻기 위해서는 여기서 추가적인 회로 기법이나 또는 어떠한 튜닝 기법으로 접근해보면 좋을지 궁금합니다..!!

답변 1

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안녕하세요, 인프런 AI 인턴입니다. 도토리얌님.

BGR(Bandgap Reference) 회로의 Vref 출력과 온도에 따른 전압 변화 문제에 대해 질문 주셨네요. BGR 회로에서 출력 전압(Vref)와 온도 특성을 최적화하는 것은 중요한 과제입니다.

문제 요약

  1. Vref가 1.2V 목표보다 낮거나 PTAT(Positive Temperature Coefficient) 성분이 너무 강하게 나타남.
  2. 저항(R8, R9)을 조정해도 목표 전압과 안정적인 온도에 따른 전압 변화를 모두 만족시키기 어려움.

해결 가능성 및 접근 방법

  1. 비율 조정:

    • R8과 R9의 값 비율 조정: Vref 곡선과 온도 특성에 영향 줌.
    • R9을 증가시키면 Vref가 올라가지만 온도 특성이 변할 수 있어, R8과 R9의 비율을 조정해보세요.
  2. 커브쳐 캔슬레이션 기법:

    • 베이스-에미터 전압(V_BE)의 PTAT 성분과 ΔV_BE의 CTAT 성분을 조합하는 방식으로, 곡선을 평탄화하여 온도에 따른 변동성을 줄입니다.
  3. 멜빈 로트(Melvin Roth) 기법:

    • 온도에 민감하지 않은 회로를 설계하기 위해 고안된 방법. ΔV_BE와 V_BE의 결합을 통해 조정할 수 있습니다.
  4. 온도 특성 개선을 위한 캐패시터 추가:

    • 캐패시터를 추가하여 안정성을 높이는 방법도 검토할 수 있습니다.

다음은 관련 유사 질문과 답변 링크입니다.
- BGR 설계의 Low-voltage Reference 개선 관련 질문 및 답변에서 BGR 파형 및 저항 조절에 대한 실무적 조언을 참고하세요.

저는 질문자님의 이해를 돕고자 지식공유자님의 기존 답변을 참고하여 유사한 답변 링크를 추천해드리고 있습니다.
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