每個(gè)部分代表三種不同的操作狀態(tài)之一。當(dāng)帶隙電路首次上電或者當(dāng)確定輸出帶隙電壓需要刷新時(shí)，出現(xiàn)第一狀態(tài)。由于漏電流會(huì)緩慢地從輸出電壓保持電容器中吸取電荷，從而降低帶隙電壓精度，因此需要進(jìn)行此刷新。在第二狀態(tài)中，減去采樣的基極-發(fā)射極電壓以創(chuàng)建 PTAT（與絕對(duì)溫度成比例）電荷分量，該分量被添加到具有 CTAT（與絕對(duì)溫度互補(bǔ)）電荷分量的采樣單基極-發(fā)射極電壓。當(dāng)這兩個(gè)組件以正確的比例相加時(shí)，它們會(huì)在運(yùn)算跨導(dǎo)放大器 (OTA) 反饋電容器上產(chǎn)生 0TC（0 溫度系數(shù)）輸出電壓。在第三狀態(tài)下，0 TC 輸出電壓 (V0TC) 被保持在這些反饋電容器上，通常相對(duì)于狀態(tài) 1 和 2 的時(shí)間而言較長(zhǎng)的時(shí)間，從而最大限度地減少工作功率。
　　狀態(tài)1
　　圖 1 顯示了處于初始狀態(tài)的電路，其中所有 Φ1 和 Φ3 開關(guān)均閉合，所有 Φ2 開關(guān)均打開。在此狀態(tài)下，忽略 OTA 失調(diào)電壓，反饋電容器 C 均短路，差分輸出電壓 V OUT為 0 伏。標(biāo)記為 C 的電容器對(duì) V BE1 ? 和接地進(jìn)行采樣，標(biāo)記為 C的電容器對(duì) V BE0 和 V BE1進(jìn)行采樣。未顯示但在所有圖中都假設(shè)有一個(gè)共模反饋電路，該電路使兩個(gè) OTA 輸出保持在中間電源 (vcm) 的中心。該中間電源電壓也用作所有圖中可見的公共連接點(diǎn)。
　　圖1
　　狀態(tài)2
　　圖 2 顯示了第二個(gè)工作狀態(tài)，其中狀態(tài) 1 中的采樣電壓（作為采樣電容器上的電荷保存）被傳輸?shù)?OTA 反饋電容器 C上?！　≡诖藸顟B(tài)下，所有 φ2 和 φ3 開關(guān)均閉合，所有 φ1 開關(guān)均斷開。狀態(tài) 1 中存儲(chǔ)并在狀態(tài) 2 中傳輸?shù)碾姾扇缦拢?/p>

　　因此，OTA輸出電壓為：

　　低功率開關(guān)電容帶隙
　　請(qǐng)注意，上式中 PTAT 電荷分量的加倍是通過在 V BE0 和 V BE1之間切換 C采樣電容 （而不是在此狀態(tài)下切換到 vcm）來實(shí)現(xiàn)的。這樣做是為了將兩個(gè) C電容器的尺寸減半。設(shè)置 C 與 C' 的比率，使得 V OUT 具有零溫度系數(shù) (0TC)，并且選擇 C' '來將 V OUT縮放 到所需的輸出電平 (V 0TC )。
　　電荷轉(zhuǎn)移（狀態(tài) 2）
　　狀態(tài)3　　圖 3 顯示了第三個(gè)也是最后一個(gè)工作狀態(tài)，其中狀態(tài) 2 中 OTA 輸出處產(chǎn)生的 V 0TC通過打開 φ3 開關(guān)而保持在 OTA 反饋電容器上。所有 φ1 和 φ2 開關(guān)均保持其狀態(tài) 2 位置。在此狀態(tài)下，OTA 輸入與輸入雙極晶體管電路斷開，因此可以將其斷電以降低工作功耗。此外，當(dāng) φ3 開關(guān)打開時(shí)，OTA 的閉環(huán)帶寬會(huì)增加，因?yàn)檫@會(huì)將 OTA 置于單位增益配置中。當(dāng)輸出用于驅(qū)動(dòng)其他開關(guān)電容電路（例如 Σ-Δ ADC）時(shí)，這可以以較低的 OTA 功率實(shí)現(xiàn)更快的響應(yīng)時(shí)間。

　　圖3
　　保持輸出電壓（狀態(tài) 3）
　　總之，使用開關(guān)電容器技術(shù)來生成基于帶隙的電壓有很多好處。其中包括低工作功耗、靈活的輸出電壓縮放以及與其他開關(guān)電容器電路的兼容性。在本文中，解釋了此類電路的基本功能，但未提及精度。本系列的第 2 部分將解釋如何利用此架構(gòu)來最大限度地減少與典型帶隙電路相關(guān)的錯(cuò)誤。