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A 232.2nW Segmented Curvature Compensation Sub-BGR With Bandgap Core Reusing

초록 (요약문)

This paper presents a segmented curvature compensation sub-BGR that maintains a low TC with low power consumption over a wide temperature range. In this work, segmented curvature compensation is applied to achieve lower TC by adding correction voltages to uncompensated reference voltage. Furthermore, the bandgap core is reused for the generation of the voltages required for segmented curvature compensation, contributing high power and area efficiency. The proposed sub-BGR is implemented in a 180 nm CMOS process and occupies an active area of 0.21 mm². Measurement results show a reference voltage of 1.191 V and power consumption of 232.2 nW under 1.8 V supply. It achieves an average TC of 17.69 ppm/°C across a temperature range from -40 °C to 120 °C, and achieves a line sensitivity of 0.0 %/V across a supply voltage between 1.5 V to 2 V.

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초록 (요약문)

본 논문은 넓은 온도 범위에서 낮은 소모 전력으로도 낮은 온도 계수 (Temperature Coefficient)를 유지하도록, 구간 분할 곡률 보상 기법이 적용된 밴드갭 기준 전압 발생기 (BGR)를 제안한다. 이 논문에서는 보상되지 않은 기준 전압에 교정 전압을 더함으로써 낮은 TC를 달성하기 위해 구간 분할 곡률 보상 기법을 적용하였다. 게다가, 밴드갭 코어를 재사용하여 구간 분할 곡률 보상에 필요한 전압들을 생성하는데 활용하였고, 이를 통해 높은 전력 소모 및 면적 효용성에 기여하였다. 제안하는 기준 전압 발생기는 180 nm BCD 공정으로 제작되었으며, 0.21mm2의 면적을 차지한다. 제작된 칩은 1.191 V의 기준 전압을 출력하고, 1.8 V 공급 전압에서 232.2 nW의 전력을 소모한다. 또한 –40°C에서 120°C까지의 온도 범위에 걸쳐 평균 17.69 ppm/°C의 온도 계수를 달성하였고, 1.5 V에서 2 V의 공급 전압에 걸쳐 0.05 %/V의 입력 민감도를 달성하였다.

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목차

Ⅰ. Introduction 11
Ⅱ. Bandgap Voltage Reference (BGR) 15
2.1 Voltage Reference Specifications 15
2.2 Traditional BGR 18
2.3 Various Applications 26
Ⅲ. Segmented Curvature Compensation 29
3.1 Basic Method of The Segmented Curvature Compensation 29
3.2 Proposed Segmented Curvature Consumption 32
Ⅳ. Circuit Implementation 36
4.1 Bandgap Core Circuit 38
4.2 Comparison Block and Analog MUX 40
4.3 Stacked SCM 41
4.4 Output Buffer 43
Ⅴ. Measurement Results 45
Ⅵ. Conclusion 51
References 52

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