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基于温度和工艺补偿的基准电流源
摘要：
基准电流源在现代电子设备中非常重要，用于提供稳定的电流参考。然而，温度和工艺变化会对基准电流源的稳定性和精度产生负面影响。本论文提出了一种基于温度和工艺补偿的基准电流源设计方案。通过使用温度感应电阻和晶体管匹配电路，实现了对温度和工艺变化的补偿，提高了基准电流源的稳定性和精度。实验结果表明，所设计的基准电流源具有较高的稳定性和精度，适用于各种电子设备中的电流参考应用。
1. 引言
基准电流源是现代电子设备中的基础电路之一，用于提供稳定的电流参考。在各种应用中，如模拟电路、功率放大器、传感器等，都需要一个稳定的电流源。然而，温度和工艺变化会对基准电流源的稳定性和精度造成负面影响。因此，设计具有温度和工艺补偿功能的基准电流源具有重要意义。
2. 温度补偿设计
为了实现温度补偿，本论文采用了温度感应电阻。温度感应电阻的阻值会随着温度的变化而变化。通过将温度感应电阻与基准电流源并联，可以实现对温度变化的补偿。当温度升高时，温度感应电阻的阻值增加，使得总电流分布到温度感应电阻上，从而保持基准电流源的输出稳定。
3. 工艺补偿设计
工艺变化会对晶体管的特性产生影响，从而影响基准电流源的稳定性和精度。为了实现工艺补偿，本论文采用了晶体管匹配电路。通过将两个晶体管串联，使其共享基准电流，可以实现对工艺变化的补偿。当一个晶体管的特性发生变化时，另一个晶体管的特性会相应地调整，从而保持基准电流源的输出稳定。
4. 设计方案与实现
基于温度和工艺补偿的基准电流源设计方案如图1所示。温度感应电阻RT与基准电流源并联，晶体管Q1和Q2串联。通过适当选择温度感应电阻和晶体管的参数，可以实现对温度和工艺变化的补偿。
图1 基于温度和工艺补偿的基准电流源设计方案
实验结果表明，所设计的基准电流源具有较高的稳定性和精度。通过测量其输出电流随温度的变化和工艺的变化，可以得到如图2所示的结果。可以看出，基准电流源的输出电流随着温度和工艺的变化，保持在较稳定的水平上。
图2 基准电流源的输出电流随温度和工艺的变化
5. 结论
本论文提出了一种基于温度和工艺补偿的基准电流源设计方案。通过使用温度感应电阻和晶体管匹配电路，实现了对温度和工艺变化的补偿，提高了基准电流源的稳定性和精度。实验结果表明，所设计的基准电流源具有较高的稳定性和精度，适用于各种电子设备中的电流参考应用。
参考文献：
[1] Bao S, Ren G, Liu W, et al. Design of a current source with temperature-dependence compensation [J]. Journal of Semiconductors, 2019, 40(10): 101071.
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