Diseño de una referencia de voltaje bandgap en tecnología CMOS

Propuesta de tema de Maestría de la Dra. Mª Teresa Sanz
Diseño de una referencia de voltaje bandgap en tecnología CMOS
Las referencias de voltaje son componentes analógicos básicos, de especial importancia en
sistemas de adquisición de datos. Se caracterizan por exhibir muy poca dependencia con el
voltaje de alimentación y con los parámetros del proceso, y una dependencia bien definida
con la temperatura. Las referencias de voltaje bandgap sacan partido de una propiedad
única de los transistores bipolares, y es que el voltaje base-emisor proporciona 2 referencias
físicas intrínsecas: el voltaje térmico kT/q, proporcional a la temperatura absoluta (PTAT),
y el voltaje de bandgap Vgo. Para la implementación en tecnología CMOS de este tipo de
referencias se utiliza generalmente el transistor bipolar vertical, formado por difusión p –
pozo n – substrato p.
En esta tesis de Maestría se llevará a cabo en primer lugar una revisión bibliográfica de las
propuestas actuales para la implementación de referencias de voltaje bandgap en tecnología
CMOS y, a continuación, se procederá al diseño de una nueva topología. Para conseguir
una buena precisión, es necesario calibrar el circuito a una determinada temperatura de
referencia. Se empleará para ello un sencillo circuito de resistencias programables
digitalmente que permita además la recalibración.
El proceso incluirá la revisión bibliográfica, familiarización con el entorno de diseño,
estudio de transistores bipolares en tecnología CMOS y topologías básicas de referencias de
voltaje bandgap, y diseño a nivel de esquemático y layout. Está prevista también la
integración y caracterización eléctrica aunque, por restricciones de tiempo, éstas serían
probablemente posteriores a la finalización de la tesis.
Esta tesis será co-asesorada por el Dr. Pedro Rosales Quintero, experto en dispositivos
semiconductores. Además, el trabajo se enmarca dentro del proyecto “Diseño de
Interfaces Programables para Sensores en Redes Inalámbricas”, del Programa de Ciencia
Básica de CONACYT. Dado que en en el proyecto se colabora con la Universidad de
Zaragoza (España), existe también la posibilidad de realizar una estancia en dicha
Universidad.
Referencias:
[1] “Temperature Sensors and Voltage References Implemented in CMOS Technology”,
G.C.M. Meijer, G. Wang, F. Fruett, IEEE Sensors Journal, vol. 1, no. 3, pp. 225-234, 2001.
[2] “High Linear Voltage References for on-chip CMOS Smart Temperature Sensor from 60ºC to 140ºC”, J.T. Tsai, H. Chiueh, IEEE International Symposium on Circuits and
Systems, pp. 2689-2692, 2008.