Abstract
In this paper, we present a nanopower CMOS bandgap voltage reference working in sub-threshold region without resisters and bipolar junction transistors (BJT). Complimentary to absolute temperature (CTAT) voltage generator was realized by using two n-MOSFET pair with body bias circuit to make a sufficient amount of CTAT voltage. Proportional to absolute temperature (PTAT) voltage was generated from differential amplifier by using different aspect ratio of input MOSFET pair. The proposed circuits eliminate the use of resisters and BJTs for the operation in a sub-1V low supply voltage and for small die area. The circuits are implemented in 0.18um standard CMOS process. The simulation results show that the proposed sub-BGR generates a reference voltage of 290mV, obtaining temperature coefficient of 92 ppm/$^{\circ}C$ in -20 to $120^{\circ}C$ temperature range. The circuits consume 15.7nW at 0.63V supply.
본 논문에서는 저항과 BJT를 사용하지 않고 sub-threshold 영역에서 동작하는 저전압, 저전력 기준전압 발생기를 설계하였다. CTAT 전압 발생기는 두 개의 NMOS 트랜지스터를 이용하여 구성하였고, 충분한 영역의 CTAT 전압을 발생시키기 위해 바디 바이어스 회로를 이용하였다. PTAT 전압 발생기는 PTAT 전압을 생성하기 위해 MOS 트랜지스터 입력 쌍의 서로 다른 사이즈 비를 이용하는 차동증폭기 형태로 구성하였다. 제안한 회로는 $0.18-{\mu}m$ 표준 CMOS 공정으로 설계되었다. 시뮬레이션 결과로 290mV의 출력 기준 전압을 가지며, -$20^{\circ}C$ 에서 $120^{\circ}C$의 온도 변화에서 92 ppm/$^{\circ}C$의 전압 변화 지수와 전원전압 0.63V에서 15.7nW의 소모 전력을 갖는 것을 확인하였다.