c********r
发帖数: 172 | 1 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
电路模块启动起来。
仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
我于是就用多余的dummy管子作金属修改（metal change）。改进后的新电路：上电后
Vx升高，MN4将MP1/MP2/MP3的gate电压拉低，几乎同时MN5把Q0/Q1的base电压拉高，这
样电流起来很快，Q0就不会进入饱和状态。完成启动后MN0会把Vx拉低关掉MN4/MN5，这
样启动电路就几乎为零电流。
去年八月将改进的芯片送出流片，回来测试正常，送交给客户后到目前还没有任何问题
反馈回来。估计修改是成功的。
这个band-gap的关键在于MN3的启动，MN3的作用是：
1）给Q0/Q1提供base电流；2）使MP1/MP2和Q0/Q1形成正反馈回路，从而启动band-gap
电路；3）MN3作为source follower，带宽大，使Vbg上的任何扰动可以很快稳定。
以上是我的一点心得体会，也请网上的高手们多多指教。 |
c*t
发帖数: 452 | 2 请问MN3电流很小导致BJT饱和是在corner simulation里看到吗？ |
c********r
发帖数: 172 | 3 No, Corner Simulation shows there is no start-up issue. But silicon test
shows such issue.
You cannot always judge your design based on simulation. Silicon data is
more important
【在 c*t 的大作中提到】
: 请问MN3电流很小导致BJT饱和是在corner simulation里看到吗？
|
c*t
发帖数: 452 | 4 在所有corner里面，正反馈得gain在启动的时候大于负反馈吗？我还没做过bandgap，
不太懂 |
c*t
发帖数: 452 | |
c********r
发帖数: 172 | 6 在这个band-gap电路中有好几个反馈回路：
1）（MP1/MP2/MN3和Q0/Q1以及R1）所形成的正反馈回路，它的Loop Gain是小于1，所
以会稳定。
2）从Q0的base到Q0的collector（也就是MN3的gate），再到MN3的source（也就是Q0的
base）。相当于一个common-base加上一个source follower 所形成的负反馈，loop
gain是大于1的。但如果全盘考虑到加上MP3/MN1/MN2/MN3/Q0等形成的回路，这还是一
个LoopGain小于1的正反馈。所以还是会稳定。
以上只是我的体会。
【在 c*t 的大作中提到】
: 在所有corner里面，正反馈得gain在启动的时候大于负反馈吗？我还没做过bandgap，
: 不太懂
|
g****t
发帖数: 31659 | 7 3x for sharing
MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
|
C*********Q
发帖数: 348 | 8
没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
be turned on.
btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
解决问题的关键是让MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
|
h*******y
发帖数: 896 | |
c********r
发帖数: 172 | 10 1. For Q1 to turn on, it requires its Vbe>0.7V, Vce>0 is not the condition
for Q1 to turn on. So if its base voltage cannot rise up, it will never turn
on
2. Without MN1/2/3 and MP3, there is no feedback loop for the band-gap to
start up
：没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
：的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
：gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
：be turned on.
：btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
【在 C*********Q 的大作中提到】
:
: 没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
: 的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
: gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
: be turned on.
: btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
: 解决问题的关键是让MP1/
|
|
|
C*********Q
发帖数: 348 | 11 Vx = 2*Vbe， base of Q1/0 is one vbe down, then it is about Vbe. if there is
no current in R1 or R0, the emitter of Q1/0 is 0 and they are turned on.
I don't understand how MN3 helps for star up.
turn
the
would
【在 c********r 的大作中提到】
: 1. For Q1 to turn on, it requires its Vbe>0.7V, Vce>0 is not the condition
: for Q1 to turn on. So if its base voltage cannot rise up, it will never turn
: on
: 2. Without MN1/2/3 and MP3, there is no feedback loop for the band-gap to
: start up
:
: ：没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
: ：的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
: ：gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
: ：be turned on.
|
s**g
发帖数: 66 | 12 Thank you for sharing.Your discussion is very informing.
I'd like to make a few comments:
1. is MP0 a JFET? If so, the device symbol you drew is incorrect.
2. Almost all band gap start up ckt can be properly simulated. That is, you
shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
3. In the first schematic, the start up ckt Q2 injects current into base of
Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
This could be a little less efficient. What if adding one nmos diode in
series with Q3/Q4, increase Q2 based by one nmos diode voltage drop, connect
Q2 emitter to MN3 gate? By doing so, you can prevent Q1 from saturation.
4. In the second schematic, it's interesting to see how you employ a current
comparator (normal bandgap current vs JFET current) to toggle the start up
ckt. I wonder if it could introduce new latch up condition - although as you
describe, it's not observed in the test.
5. ContinentQQ's comment sounds right to me.
'btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？'
He meant connecting Q1 base to Q1 collector here.
Certainly the simplified bandgap ckt can't take any dc load current.
Above devices are not part of the start up ckt in the first schematic.
I was considering writing a paper on start up ckt in general.
I might come up some short version first for my fellow Chinese engineers
here.
Again thank you for sharing. Happy holiday! |
C*********Q
发帖数: 348 | 13
you
in
not quite agree with you on this comment.
I know at least two ways of start up. one is called DC start up, the other
is called transient start up. the 2nd one has to be simulated with transient
simulation, like a pulse, a kick.
btw,does LZ shut down the start up circuit (if any)?
of
.
【在 s**g 的大作中提到】
: Thank you for sharing.Your discussion is very informing.
: I'd like to make a few comments:
: 1. is MP0 a JFET? If so, the device symbol you drew is incorrect.
: 2. Almost all band gap start up ckt can be properly simulated. That is, you
: shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
: mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
: transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
: sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
: 3. In the first schematic, the start up ckt Q2 injects current into base of
: Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
|
c********r
发帖数: 172 | 14 注意一点：电容有保持两端电压不变的惰性。所以，当supply升高启动时，这时还没有
电流，C1两端的电压会保持不变，所以MP0/1/2的Vsg还是零，电路没法启动。当supply
升高到2Vbe时，Q0/1/2会开始准备导通，但这时MN3还没有导通（Vgs=0），电流还是零
，不能形成反馈回路，所以电路没法启动。只有当supply升到大于2Vbe+Vgs才可能将
MN3导通，使Q0/1和MP1/2形成反馈回路启动电路。但是，如果MN3的电流没有起来或者
起来得太慢，Q0的Vce
就起不来。
MN3：作为源跟随器，相当于把Q0的Base和Collector短接。同时提供Q0/Q1的Ib。如果
直接将Q0的base和collector直接短接，好处是可以在任何情况下启动，坏处是MP2需要
提供Q1/Q0的Ib而和MP1匹配不好带来误差。
另外，启动电路的直流仿真只能找工作点，必须用瞬态仿真才能验证。一般需要两种瞬
态仿真，一种是supply快速升高（在50微秒内），另一种是supply很慢升高（在10毫秒
左右）。
is
【在 C*********Q 的大作中提到】
: Vx = 2*Vbe， base of Q1/0 is one vbe down, then it is about Vbe. if there is
: no current in R1 or R0, the emitter of Q1/0 is 0 and they are turned on.
: I don't understand how MN3 helps for star up.
:
: turn
: the
: would
|
s**g
发帖数: 66 | 15 I'm fully aware of the common (mal)practice in designing the start up ckt.
Often the methodology is incorrect from the beginning.
Latch up must be solved in DC.
Please show me your transient start up ckt, I will make my point clear
through your example.
transient
【在 C*********Q 的大作中提到】
:
: you
: in
: not quite agree with you on this comment.
: I know at least two ways of start up. one is called DC start up, the other
: is called transient start up. the 2nd one has to be simulated with transient
: simulation, like a pulse, a kick.
: btw,does LZ shut down the start up circuit (if any)?
: of
: .
|
c********r
发帖数: 172 | 16
MP0就是一个PMOS管子
shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
并不是所有的启动都可以完全正确地仿真出来。像这个旧的band-gap电路所有corner的
仿真都显示没有start-up issue，但就这两块芯片在这里出问题了。
另外，当启动电路只有两个DC工作点时（其中一个是零电流状态），你说的是对的，就
是一个工作点问题，只要避开零状态点就可以。当启动电路有多个DC工作点时（你估计
没有遇到过，但我遇到过），就很复杂了。
启动过程必须用瞬态仿真来验证。我在上面已经讲了。
Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
This could be a little less efficient. What if adding one nmos diode in
series with Q3/Q4, increase Q2 based by one nmos diode voltage drop, connect
Q2 emitter to MN3 gate? By doing so, you can prevent Q1 from saturation.
看来你看懂了这个电路的关键在于MN3的启动电流，你的方法也可行。
current
comparator (normal bandgap current vs JFET current) to toggle the start up
ckt. I wonder if it could introduce new latch up condition - although as you
describe, it's not observed in the test.
对，是电流比较器。只要MN0的电流远大于MP0的电流，那么X的电压就会被拉低到接近
零，就会关掉MN4/5，也不会有latch-up的问题。
'btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？'
He meant connecting Q1 base to Q1 collector here.
Certainly the simplified bandgap ckt can't take any dc load current.
Above devices are not part of the start up ckt in the first schematic.
我上面已经解释了。
【在 s**g 的大作中提到】
: I'm fully aware of the common (mal)practice in designing the start up ckt.
: Often the methodology is incorrect from the beginning.
: Latch up must be solved in DC.
: Please show me your transient start up ckt, I will make my point clear
: through your example.
:
: transient
|
l**l
发帖数: 94 | 17 多谢分享。
我还有些疑问，在你的分析中，当Q0饱和后，如果VCC保持在高电压，电路还是不能启
动吗？你能在仿真中看到这种情况吗？比如让MN3的gate电压在0保持一段时间。很难想
象这个电路中有3个稳态点。
另外，C1好像应该接在MN3的gate上。
MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
|
s**g
发帖数: 66 | 18 Band-gap启动电路的问题已经困扰了设计工程师几十年。我对此做过一点研究。
好几年前有人约我写一篇关于启动电路设计的文章，因为种种原因，始终没有动笔。
去年JIM WILLIAMS 和 BOB PEASE 相继去世，令我深有触动。我跟这两位老先生都打过
交道。特别是接触更多的JIM， 技术上堪称大师，难能可贵的是他非常非常谦逊、对待
哪怕是新手，也保持同样的尊重，谆谆善诱，使人如沐春风。很可惜以后再也没有请教
合作的机会。我希望我的文章能够同样地对同行们有所帮助。
另一方面，Band-gap启动电路被作为一个OPEN QUESTION， 很早就被PEASE提出来（The
Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations）
http://www.national.com/rap/Application/0,1570,24,00.html
最主要的问题：怎样保证启动电路能够启动？
从目前来看，我还没有看到其他非常有效的设计方法，而我提出的办法从很大程度上回
答了BOB的问题。遗憾的是再也没有机会告诉BOB这些结果，得到他的亲自点评了。
最后，我重申Band-gap启动电路问题是一个直流问题，以瞬态仿真为指导的设计思路是
相当不严谨的。比如，如何设置初始状态、怎样选择电源上升沿的斜率，这些都是所谓
经验之谈，缺乏基本的理论依据。 |
A******r
发帖数: 2 | 19 I kind of agree with smzg!
Start-up is basically a DC issue. But Transient plays a certain role. I will
explain later.
We can do a simple simulation to verify the DC issue here. We can put a
Vpulse at X point in the first circuit. Raise Vpulse very slowly. We will
see when X gets to a certain voltage, the circuit will get into positive
feedback (start-up). The issue with this circuit is with mismatch etc, the
circuit can not guanrantee to get that trigger voltage.
With fast transient, there might be a coupling voltage etc to make X and Vbg
tp pass that trigger voltage. But we can not depend on transient to get to
that trigger voltage. By DC design, circuit should get to that voltage. That
is why the second circuit is better start-up. |
x****g
发帖数: 2000 | 20 二年级小工程师前来围观
★ Sent from iPhone App: iReader Mitbbs Lite 7.38 |
|
|
e********h
发帖数: 12 | 21
MP1/
这个bandgap的启动电路应该是Q2，所以Q2会拉高Q1Q0的base从而启动电路，这个电路
应该不会有启动问题。有可能是X或者Q2的emitter电压过低，导致无法启动。但是这个
电路有个设计问题，Q2这个启动电路无法停止工作，如果Q2的电压过高，会导致
bandgap两路mismatch，从而增加TC。
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
|
H********o
发帖数: 346 | 22 把MN4作为MOSCAP，接到VCC跟MN3的Gate之间行不行？
这个电路的Q2应该是一个弱管吧？ |
l******C
发帖数: 93 | 23 厉害，
The
【在 s**g 的大作中提到】
: Band-gap启动电路的问题已经困扰了设计工程师几十年。我对此做过一点研究。
: 好几年前有人约我写一篇关于启动电路设计的文章，因为种种原因，始终没有动笔。
: 去年JIM WILLIAMS 和 BOB PEASE 相继去世，令我深有触动。我跟这两位老先生都打过
: 交道。特别是接触更多的JIM， 技术上堪称大师，难能可贵的是他非常非常谦逊、对待
: 哪怕是新手，也保持同样的尊重，谆谆善诱，使人如沐春风。很可惜以后再也没有请教
: 合作的机会。我希望我的文章能够同样地对同行们有所帮助。
: 另一方面，Band-gap启动电路被作为一个OPEN QUESTION， 很早就被PEASE提出来（The
: Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations）
: http://www.national.com/rap/Application/0,1570,24,00.html
: 最主要的问题：怎样保证启动电路能够启动？
|
c********r
发帖数: 172 | 24 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
电路模块启动起来。
仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
我于是就用多余的dummy管子作金属修改（metal change）。改进后的新电路：上电后
Vx升高，MN4将MP1/MP2/MP3的gate电压拉低，几乎同时MN5把Q0/Q1的base电压拉高，这
样电流起来很快，Q0就不会进入饱和状态。完成启动后MN0会把Vx拉低关掉MN4/MN5，这
样启动电路就几乎为零电流。
去年八月将改进的芯片送出流片，回来测试正常，送交给客户后到目前还没有任何问题
反馈回来。估计修改是成功的。
这个band-gap的关键在于MN3的启动，MN3的作用是：
1）给Q0/Q1提供base电流；2）使MP1/MP2和Q0/Q1形成正反馈回路，从而启动band-gap
电路；3）MN3作为source follower，带宽大，使Vbg上的任何扰动可以很快稳定。
以上是我的一点心得体会，也请网上的高手们多多指教。 |
c*t
发帖数: 452 | 25 请问MN3电流很小导致BJT饱和是在corner simulation里看到吗？ |
c********r
发帖数: 172 | 26 No, Corner Simulation shows there is no start-up issue. But silicon test
shows such issue.
You cannot always judge your design based on simulation. Silicon data is
more important
【在 c*t 的大作中提到】
: 请问MN3电流很小导致BJT饱和是在corner simulation里看到吗？
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c*t
发帖数: 452 | 27 在所有corner里面，正反馈得gain在启动的时候大于负反馈吗？我还没做过bandgap，
不太懂 |
c*t
发帖数: 452 | |
c********r
发帖数: 172 | 29 在这个band-gap电路中有好几个反馈回路：
1）（MP1/MP2/MN3和Q0/Q1以及R1）所形成的正反馈回路，它的Loop Gain是小于1，所
以会稳定。
2）从Q0的base到Q0的collector（也就是MN3的gate），再到MN3的source（也就是Q0的
base）。相当于一个common-base加上一个source follower 所形成的负反馈，loop
gain是大于1的。但如果全盘考虑到加上MP3/MN1/MN2/MN3/Q0等形成的回路，这还是一
个LoopGain小于1的正反馈。所以还是会稳定。
以上只是我的体会。
【在 c*t 的大作中提到】
: 在所有corner里面，正反馈得gain在启动的时候大于负反馈吗？我还没做过bandgap，
: 不太懂
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g****t
发帖数: 31659 | 30 3x for sharing
MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
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C*********Q
发帖数: 348 | 31
没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
be turned on.
btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
解决问题的关键是让MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
|
h*******y
发帖数: 896 | |
c********r
发帖数: 172 | 33 1. For Q1 to turn on, it requires its Vbe>0.7V, Vce>0 is not the condition
for Q1 to turn on. So if its base voltage cannot rise up, it will never turn
on
2. Without MN1/2/3 and MP3, there is no feedback loop for the band-gap to
start up
：没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
：的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
：gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
：be turned on.
：btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
【在 C*********Q 的大作中提到】
:
: 没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
: 的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
: gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
: be turned on.
: btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？
: 解决问题的关键是让MP1/
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C*********Q
发帖数: 348 | 34 Vx = 2*Vbe， base of Q1/0 is one vbe down, then it is about Vbe. if there is
no current in R1 or R0, the emitter of Q1/0 is 0 and they are turned on.
I don't understand how MN3 helps for star up.
turn
the
would
【在 c********r 的大作中提到】
: 1. For Q1 to turn on, it requires its Vbe>0.7V, Vce>0 is not the condition
: for Q1 to turn on. So if its base voltage cannot rise up, it will never turn
: on
: 2. Without MN1/2/3 and MP3, there is no feedback loop for the band-gap to
: start up
:
: ：没有完全看懂你的分析。 如果MN3没有turn on, MP1/2/3的gate高，Q1
: ：的colletor高，emitter低，Q1turn on，pull downMP1/2/3，MP2 will charge the
: ：gate of MN3, plus nmos current mirror will pull down MN3'source. MN3 would
: ：be turned on.
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s**g
发帖数: 66 | 35 Thank you for sharing.Your discussion is very informing.
I'd like to make a few comments:
1. is MP0 a JFET? If so, the device symbol you drew is incorrect.
2. Almost all band gap start up ckt can be properly simulated. That is, you
shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
3. In the first schematic, the start up ckt Q2 injects current into base of
Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
This could be a little less efficient. What if adding one nmos diode in
series with Q3/Q4, increase Q2 based by one nmos diode voltage drop, connect
Q2 emitter to MN3 gate? By doing so, you can prevent Q1 from saturation.
4. In the second schematic, it's interesting to see how you employ a current
comparator (normal bandgap current vs JFET current) to toggle the start up
ckt. I wonder if it could introduce new latch up condition - although as you
describe, it's not observed in the test.
5. ContinentQQ's comment sounds right to me.
'btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？'
He meant connecting Q1 base to Q1 collector here.
Certainly the simplified bandgap ckt can't take any dc load current.
Above devices are not part of the start up ckt in the first schematic.
I was considering writing a paper on start up ckt in general.
I might come up some short version first for my fellow Chinese engineers
here.
Again thank you for sharing. Happy holiday! |
C*********Q
发帖数: 348 | 36
you
in
not quite agree with you on this comment.
I know at least two ways of start up. one is called DC start up, the other
is called transient start up. the 2nd one has to be simulated with transient
simulation, like a pulse, a kick.
btw,does LZ shut down the start up circuit (if any)?
of
.
【在 s**g 的大作中提到】
: Thank you for sharing.Your discussion is very informing.
: I'd like to make a few comments:
: 1. is MP0 a JFET? If so, the device symbol you drew is incorrect.
: 2. Almost all band gap start up ckt can be properly simulated. That is, you
: shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
: mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
: transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
: sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
: 3. In the first schematic, the start up ckt Q2 injects current into base of
: Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
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c********r
发帖数: 172 | 37 注意一点：电容有保持两端电压不变的惰性。所以，当supply升高启动时，这时还没有
电流，C1两端的电压会保持不变，所以MP0/1/2的Vsg还是零，电路没法启动。当supply
升高到2Vbe时，Q0/1/2会开始准备导通，但这时MN3还没有导通（Vgs=0），电流还是零
，不能形成反馈回路，所以电路没法启动。只有当supply升到大于2Vbe+Vgs才可能将
MN3导通，使Q0/1和MP1/2形成反馈回路启动电路。但是，如果MN3的电流没有起来或者
起来得太慢，Q0的Vce
就起不来。
MN3：作为源跟随器，相当于把Q0的Base和Collector短接。同时提供Q0/Q1的Ib。如果
直接将Q0的base和collector直接短接，好处是可以在任何情况下启动，坏处是MP2需要
提供Q1/Q0的Ib而和MP1匹配不好带来误差。
另外，启动电路的直流仿真只能找工作点，必须用瞬态仿真才能验证。一般需要两种瞬
态仿真，一种是supply快速升高（在50微秒内），另一种是supply很慢升高（在10毫秒
左右）。
is
【在 C*********Q 的大作中提到】
: Vx = 2*Vbe， base of Q1/0 is one vbe down, then it is about Vbe. if there is
: no current in R1 or R0, the emitter of Q1/0 is 0 and they are turned on.
: I don't understand how MN3 helps for star up.
:
: turn
: the
: would
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s**g
发帖数: 66 | 38 I'm fully aware of the common (mal)practice in designing the start up ckt.
Often the methodology is incorrect from the beginning.
Latch up must be solved in DC.
Please show me your transient start up ckt, I will make my point clear
through your example.
transient
【在 C*********Q 的大作中提到】
:
: you
: in
: not quite agree with you on this comment.
: I know at least two ways of start up. one is called DC start up, the other
: is called transient start up. the 2nd one has to be simulated with transient
: simulation, like a pulse, a kick.
: btw,does LZ shut down the start up circuit (if any)?
: of
: .
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c********r
发帖数: 172 | 39
MP0就是一个PMOS管子
shall be able to predict if the ckt could latch up to off-condition. Keep in
mind start up problem is essentially a DC operating point problem, not a
transient issue.I guess you either use transient sim or power supply DC
sweep to verify your design, which is not the right way to do it.
并不是所有的启动都可以完全正确地仿真出来。像这个旧的band-gap电路所有corner的
仿真都显示没有start-up issue，但就这两块芯片在这里出问题了。
另外，当启动电路只有两个DC工作点时（其中一个是零电流状态），你说的是对的，就
是一个工作点问题，只要避开零状态点就可以。当启动电路有多个DC工作点时（你估计
没有遇到过，但我遇到过），就很复杂了。
启动过程必须用瞬态仿真来验证。我在上面已经讲了。
Q1/Q0 as well as external load current on VBG (not shown in the schematic).
This could be a little less efficient. What if adding one nmos diode in
series with Q3/Q4, increase Q2 based by one nmos diode voltage drop, connect
Q2 emitter to MN3 gate? By doing so, you can prevent Q1 from saturation.
看来你看懂了这个电路的关键在于MN3的启动电流，你的方法也可行。
current
comparator (normal bandgap current vs JFET current) to toggle the start up
ckt. I wonder if it could introduce new latch up condition - although as you
describe, it's not observed in the test.
对，是电流比较器。只要MN0的电流远大于MP0的电流，那么X的电压就会被拉低到接近
零，就会关掉MN4/5，也不会有latch-up的问题。
'btw, 如果没有MN1/2/3和MP3，这个电路好像还是能工作？'
He meant connecting Q1 base to Q1 collector here.
Certainly the simplified bandgap ckt can't take any dc load current.
Above devices are not part of the start up ckt in the first schematic.
我上面已经解释了。
【在 s**g 的大作中提到】
: I'm fully aware of the common (mal)practice in designing the start up ckt.
: Often the methodology is incorrect from the beginning.
: Latch up must be solved in DC.
: Please show me your transient start up ckt, I will make my point clear
: through your example.
:
: transient
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l**l
发帖数: 94 | 40 多谢分享。
我还有些疑问，在你的分析中，当Q0饱和后，如果VCC保持在高电压，电路还是不能启
动吗？你能在仿真中看到这种情况吗？比如让MN3的gate电压在0保持一段时间。很难想
象这个电路中有3个稳态点。
另外，C1好像应该接在MN3的gate上。
MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
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s**g
发帖数: 66 | 41 Band-gap启动电路的问题已经困扰了设计工程师几十年。我对此做过一点研究。
好几年前有人约我写一篇关于启动电路设计的文章，因为种种原因，始终没有动笔。
去年JIM WILLIAMS 和 BOB PEASE 相继去世，令我深有触动。我跟这两位老先生都打过
交道。特别是接触更多的JIM， 技术上堪称大师，难能可贵的是他非常非常谦逊、对待
哪怕是新手，也保持同样的尊重，谆谆善诱，使人如沐春风。很可惜以后再也没有请教
合作的机会。我希望我的文章能够同样地对同行们有所帮助。
另一方面，Band-gap启动电路被作为一个OPEN QUESTION， 很早就被PEASE提出来（The
Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations）
http://www.national.com/rap/Application/0,1570,24,00.html
最主要的问题：怎样保证启动电路能够启动？
从目前来看，我还没有看到其他非常有效的设计方法，而我提出的办法从很大程度上回
答了BOB的问题。遗憾的是再也没有机会告诉BOB这些结果，得到他的亲自点评了。
最后，我重申Band-gap启动电路问题是一个直流问题，以瞬态仿真为指导的设计思路是
相当不严谨的。比如，如何设置初始状态、怎样选择电源上升沿的斜率，这些都是所谓
经验之谈，缺乏基本的理论依据。 |
A******r
发帖数: 2 | 42 I kind of agree with smzg!
Start-up is basically a DC issue. But Transient plays a certain role. I will
explain later.
We can do a simple simulation to verify the DC issue here. We can put a
Vpulse at X point in the first circuit. Raise Vpulse very slowly. We will
see when X gets to a certain voltage, the circuit will get into positive
feedback (start-up). The issue with this circuit is with mismatch etc, the
circuit can not guanrantee to get that trigger voltage.
With fast transient, there might be a coupling voltage etc to make X and Vbg
tp pass that trigger voltage. But we can not depend on transient to get to
that trigger voltage. By DC design, circuit should get to that voltage. That
is why the second circuit is better start-up. |
x****g
发帖数: 2000 | 43 二年级小工程师前来围观
★ Sent from iPhone App: iReader Mitbbs Lite 7.38 |
e********h
发帖数: 12 | 44
MP1/
这个bandgap的启动电路应该是Q2，所以Q2会拉高Q1Q0的base从而启动电路，这个电路
应该不会有启动问题。有可能是X或者Q2的emitter电压过低，导致无法启动。但是这个
电路有个设计问题，Q2这个启动电路无法停止工作，如果Q2的电压过高，会导致
bandgap两路mismatch，从而增加TC。
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
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H********o
发帖数: 346 | 45 把MN4作为MOSCAP，接到VCC跟MN3的Gate之间行不行？
这个电路的Q2应该是一个弱管吧？ |
l******C
发帖数: 93 | 46 厉害，
The
【在 s**g 的大作中提到】
: Band-gap启动电路的问题已经困扰了设计工程师几十年。我对此做过一点研究。
: 好几年前有人约我写一篇关于启动电路设计的文章，因为种种原因，始终没有动笔。
: 去年JIM WILLIAMS 和 BOB PEASE 相继去世，令我深有触动。我跟这两位老先生都打过
: 交道。特别是接触更多的JIM， 技术上堪称大师，难能可贵的是他非常非常谦逊、对待
: 哪怕是新手，也保持同样的尊重，谆谆善诱，使人如沐春风。很可惜以后再也没有请教
: 合作的机会。我希望我的文章能够同样地对同行们有所帮助。
: 另一方面，Band-gap启动电路被作为一个OPEN QUESTION， 很早就被PEASE提出来（The
: Design of Band-Gap Reference Circuits: Trials and Tribulations）
: http://www.national.com/rap/Application/0,1570,24,00.html
: 最主要的问题：怎样保证启动电路能够启动？
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t***s
发帖数: 1247 | 47 原帖的图没了？
MP1/
【在 c********r 的大作中提到】
: 去年初我们公司的一个设计工程师做完一个驱动器流片后跳槽走了，老板就把后续工作
: 转给了我。芯片回来后测试结果不错，就转给了用户。去年下半年用户反馈大部分芯片
: 工作正常但有两块有问题。于是就让用户连板子带片子一起寄给了我。我在实验室测试
: 发现启动有问题，就仔细分析电路图然后和另一设计工程师讨论的结果是：这两块芯片
: 的band-gap启动有问题，由于没有启动起来，所以导致没法上电清零（POR）并让后续
: 电路模块启动起来。
: 仔细分析旧电路：上电后，Vx升高，导致Q2的Ve（也就是Q0/Q1的Vb）升高。但是如果
: MN3的电流没有很快起来的话，MN3的Vgs会很小，使得Q0的Vce很小而进入饱和状态。这
: 样Q0的Vbe和Vbc都为正而电流很小，导致band-gap没法启动。解决问题的关键是让MP1/
: MP2/MP3和Q1/Q0几乎同时启动导通，这样才能让电路正常启动。
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f****3
发帖数: 502 | |
