电压基准作为集成电路中的重要模块之一，广泛应用于模拟及数模混合信号电路。带隙基准自从上世纪80年代被发明后，如今成为最受欢迎的电压基准源。随着集成电路产业的发展和半导体制造工艺技术的进步，人们对带隙基准电路的性能提出了更高的要求，如要求带隙基准电路具有低压工作、低功耗、高电源抑制、低温度系数、低线性调整率等特性。论文根据实际应用设计了一款能够低压工作、具有高电源抑制、低温度系数、较低线性调整率的带隙基准电压源。在提出设计要求后，为满足各项性能指标，对带隙基准的基本原理、类型，带隙基准的各项技术指标，各个组成部分对带隙基准输出性能的关系,进行深入地分析，最终得到符合条件的电路拓扑。为了满足低电源电压下工作的要求，选用了电流模带隙基准电路；为了使带隙基准电路具有很低的温度系数，采用了一种新颖的分段式高阶补偿方法；为了使电路具有较高的电源抑制能力，在带隙基准的小信号等效电路下推导输出的电源抑制关系式，并由此选取一种运放拓扑；为了避免外界负载对带隙基准输出的影响，在输出端设计了一个由二级运算放大器构成的缓冲器；为了减小工艺误差对带隙基准输出的影响，选择电阻微调技术进行修正。在带隙基准设计的过程中，论文进行了以下几项创新性工作：1、通过公式的推导和仿真验证，确定了带隙基准中运放的输出与电源电压的纹波同步等幅度变化，这样会使输出支路电流镜管的栅极和源极电压同相位等幅度变化，栅源之差不变，从而使输出支路电流不变，这样基准输出就维持在稳定值，有效地提高基准输出的电源抑制。2、为了能得到更低的温度系数，提出了一种新颖的分段式高阶曲率补偿方法。此方法利用一个工作在线性区的NMOS管和一个工作在亚阈值区的PMOS管在不同温度段对输出基准进行曲率补偿，由一阶补偿的只对单一温度点进行补偿变成在整个温度范围内的多点补偿，从而降低基准电压输出值的变化范围，得到温度特性更好的输出基准电压。3、为了避免电源在上电时基准输出容易产生过冲，仔细研究了启动电路，在保证启动电路的基本启动功能基础上，为带隙基准电路选择了一种软启动电路，有效地抑制了电源上电瞬间基准输出的过冲。设计采用SMIC0.13um EEPROM工艺实现，利用Cadence仿真工具Spectre对电流模式高阶补偿带隙基准电路进行仿真验证，结果表明所设计的电路在1.1V附近就能够正常工作。在-55℃—125℃宽温度变化范围内，基准输出的温度系数由一阶温度补偿后的21.72ppm/℃，变为经分段式高阶补偿后的2.89ppm/℃；基准输出误差由2.7mV变为0.36mV。电源抑制在低频时为70dB，在5MHz附近为53dB。在瞬态仿真中，带隙基准输出在电源的上电和下电过程均不会出现过冲。各项技术参数的仿真结果表明，设计达到了预期的目的。流片后的芯片测试结果显示带隙基准的性能参数普遍表现良好。