CN103698054A

CN103698054A - 温度检测校准电路及方法

Info

Publication number: CN103698054A
Application number: CN201310717962.4A
Authority: CN
Inventors: 吴晓勇; 王新亚
Original assignee: Shenzhen State Micro Technology Co Ltd
Current assignee: Guowei group (Shenzhen) Co., Ltd.
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: CN103698054B

Abstract

本发明属于电路技术领域，公开了一种可应用于集成电路芯片（例如安全芯片）的温度检测校准电路及方法，本发明利用PTAT校准电压产生单元产生一个除用于温度检测以外的校准用PTAT电压，校准用PTAT电压在设计计算时与一个可调基准电压产生单元产生的与温度无关的带隙基准电压VBG或与一个和工艺相关的PN结电压VBE在校准温度时相等。校准时通过在校准温度下改变可校准基准电压，使以两者作为输入的比较器在接近阈值处翻转，从而在校准温度下，减小了由于可校准基准电压随机偏差引入的误差，同时消除了比较器失调引入的误差，可以避免输入一个外部电压基准做校准，同时减少了校准用的PAD，降低了电路的复杂度，消除了比较器失调的影响，提高了温度检测的准确性。

Description

温度检测校准电路及方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，尤其涉及一种可应用于集成电路芯片（例如安全芯片）的温度检测校准电路及方法。

背景技术

当前，温度检测电路被广泛应用于电路环境的温度检测，例如在安全芯片应用场合，需要监测电路的环境温度是否处于安全范围之内，例如（-40℃-120℃），当监测到环境温度超出此范围时，向电路发送停止信令或复位信令以停止电路工作或对电路进行复位操作，在某些意义上，其目的还用于防止有意者的此种基于环境温度骤升或骤降的攻击行为；又例如，温度检测电路还可以用于DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器）的工作环境温度检测，从而依据温度监测的结果进行刷新频率的控制。

现有技术中提供了一种温度检测电路，其实现方案如下：

如图1所示，在该温度检测电路中，产生一个与绝对温度成正比的绝对温度比例PTAT电压，用一个与温度无关的带隙基准电压量化该PTAT电压值，或者将该带隙基准电压与该PTAT电压值进行比对，从而得出待检测目标的环境温度或判断得出待检测目标的环境温度范围。

或者，如图2所示，其采用的技术方案为：将此PTAT电压与一个和工艺相关的PN结电压VBE相比，从而判断温度是否在预设的温度范围内。例如，专利公开号为CN102109389A的中国专利文献则公开了一种温度检测电路，其利用PTAT电压检测环境温度，与一个工艺相关参数Vbe比较，在特定的温度范围内，通过比较器的判断,输出特定的逻辑信号，以检测环境温度的特定范围。一定程度上，该专利方案采用比较器对温度的范围直接进行检测，简化了温度检测电路的结构，并且准确的对温度范围进行检测。

然而，在实际应用当中，由于带隙基准电压及PN结电压VBE都存在与工艺制程相关的偏差，而且由于封装应力等因素影响也会引入失调电压，因此所述温度检测电路如果需要达到一定的精度，就还需要对所述温度检测电路输出的结果进行校准。

如图3所示，在现有技术中，校准如图1所示的温度检测电路时，可通过外部输入一校准基准电压来校准带隙基准电压，例如，专利公开号为EP1792152B1欧洲专利文献则公开了一种用于校准温度传感器的电路，该电路包括一个模拟温度检测装置，一个内部基准电压源和一个模拟-数字转换器（ADC）。ADC被配置为接收来自所述模拟温度检测装置和所述基准电压源的信号输入以及输出一个用以指示当前环境温度相对应的数字信号。采用这种校准方法一定程度上可降低生产成本，并且其相对于传统的热校准其校准效率要高。但在这种技术方案中，需要一个额外的PAD（Programmable AnalogDevice，可编程模拟器件）来输入所述校准基准电压或者输出量化结果，从而增加了该温度检测校准电路的芯片面积，并且其成本也随之增加。

另外，本发明的发明人发现，对于如图2所示的温度检测电路，则无法利用上述已知的温度检测校准电路进行校准，这时因为在实际应用当中，通常要测量临界温度点的失调，而这个临界温度通常是较低温或较高温，且环境温度难于控制。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种温度检测校准电路及方法。

为了达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种温度检测校准电路，其包括：

PTAT校准电压产生单元，用于生成校准用PTAT电压；

PTAT检测电压产生单元，用于生成检测用PTAT电压；

可调基准电压产生单元，用于依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准基准电压；

逻辑选择单元，用于依据逻辑控制单元提供的状态位信号切换其与PTAT校准电压产生单元或PTAT检测电压产生单元的电性连接；

比较器，用于将所述逻辑选择单元提供的电压信号与可调基准电压产生单元提供的可校准基准电压进行比较，并将比较结果提供给逻辑控制单元；

逻辑控制单元，用于依据比较器提供的比较结果信息控制向逻辑选择单元进行状态位信号的提供以及控制向可调基准电压产生单元进行校准控制变量的提供。

优选地，所述可调基准电压产生单元用于依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与工艺相关的PN结基准电压V_BE。

优选地，所述PTAT校准电压产生单元生成的校准用PTAT电压在校准温度点与所述可调基准电压产生单元生成的带隙基准电压V_BG或PN结基准电压V_BE相等；

以及，所述PTAT检测电压产生单元生成的检测用PTAT电压在检测温度点与所述可调基准电压产生单元生成的带隙基准电压V_BG或PN结基准电压V_BE相等。

优选地，当所述可调基准电压产生单元用于依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与工艺相关的PN结基准电压V_BE时，所述可调基准电压产生单元包括：

一个第一PTAT电流源支路，其分别连接至一个第一电阻R3和一个第二电阻R2的一端，第一电阻R3的另一端连接至第一PNP晶体管T1的发射极，第一PNP晶体管T1的基极连接至一个第二PNP晶体管T2的发射极，第一PNP晶体管T1的集电极接地，第二电阻R2的另一端分别连接至比较器以及一个电阻可调的第三电阻R6的一端，第三电阻R6的另一端连接至第二PNP晶体管的发射极，第二PNP晶体管T2的基极以及集电极均接地，第二PNP晶体管T2的发射极与第一PNP晶体管T1的基极一同与一个第二PTAT电流源支路连接，所述第三电阻R6的电阻值在所述逻辑控制单元的控制下进行调整。

优选地，所述校准用PTAT电压以及检测用PTAT电压的温度系数的初始值可调整，以及，所述可调基准电压产生单元生成的可校准基准电压的初始值可调整。

一种温度检测校准方法，应用于如上述的温度检测校准电路，其包括：

校准步骤：

逻辑选择单元依据逻辑控制单元提供的校准状态位信号将其切换至与PTAT校准电压产生单元进行电性连接；

可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准基准电压；

比较器将逻辑选择单元提供的电压信号与可调基准电压产生单元提供的可校准基准电压进行比较，并将比较结果提供给逻辑控制单元；

逻辑控制单元依据比较器提供的比较结果信息控制向逻辑选择单元进行状态位信号的提供以及控制向可调基准电压产生单元进行校准控制变量的提供；

检测步骤：

逻辑选择单元依据逻辑控制单元提供的检测状态位信号将其切换至与PTAT检测电压产生单元进行电性连接；

比较器将逻辑选择单元提供的电压信号与可调基准电压产生单元提供的经校准的电压信号进行比较，输出比较结果。

优选地，所述可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与工艺相关的PN结基准电压V_BE。

优选地，当所述可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与工艺相关的PN结基准电压V_BE时，所述可调基准电压产生单元包括：

采用本发明，可以避免输入一个外部电压基准做校准，同时减少了校准用的PAD，降低了电路的复杂度，消除了比较器失调的影响，提高了温度检测的准确性。

附图说明

图1是现有的温度检测电路示意图；

图2是现有的基于PTAT电压与一个和工艺相关的PN结电压V_BE相比进的进行温度检测的电路示意图；

图3是现有的温度检测校准电路示意图；

图4是本发明实施例提供的温度检测校准电路的温度特性曲线示意图；

图5是本发明实施例提供的温度检测校准电路的温度特性曲线示意图；

图6是本发明实施例提供的温度检测校准电路的温度特性曲线示意图；

图7是本发明实施例提供的温度检测校准电路的功能结构示意图；

图8是本发明一实施例提供的温度检测校准电路的电路示意图；

图9是如图8所示实施例提供的温度检测校准电路的温度特性曲线示意图；

图10是如图8所示实施例提供的温度检测校准电路的温度特性曲线示意图；

图11是本发明另一实施例提供的温度检测校准电路的电路示意图；

图12是本发明实施例提供的温度检测校准方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图7所示，本发明实施例提供的一种温度检测校准电路，其包括：

PTAT校准电压产生单元31，用于生成校准用PTAT电压；

PTAT检测电压产生单元32，用于生成检测用PTAT电压；

可调基准电压产生单元33，用于依据逻辑控制单元34提供的校准控制变量生成可校准基准电压；

逻辑选择单元36，用于依据逻辑控制单元34提供的状态位信号切换其与PTAT校准电压产生单元31或PTAT检测电压产生单元32的电性连接；

比较器35，用于将所述逻辑选择单元36提供的电压信号与可调基准电压产生单元33提供的可校准基准电压进行比较，并将比较结果提供给逻辑控制单元34；

逻辑控制单元34，用于依据比较器35提供的比较结果信息控制向逻辑选择单元36进行状态位信号的提供以及控制向可调基准电压产生单元33进行校准控制变量的提供。

本发明的发明人发现，以往方案通常都依赖于温度变化的PTAT电压以实现较高的精确度，温度检测的误差主要来源于电压基准或者与工艺相关的PN结电压的随机失调偏差和比较器的失调电压。因此，在本发明实施例中，利用所述PTAT校准电压产生单元31产生一个除用于温度检测以外的校准用PTAT电压，校准用PTAT电压在设计计算时与一个可调基准电压产生单元33产生的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与一个和工艺相关的PN结电压V_BE（以下简称可校准基准电压）在校准温度时相等。校准时通过在校准温度下改变可校准基准电压，使以两者作为输入的比较器35在接近阈值处翻转，从而在校准温度下，减小了由于可校准基准电压随机偏差引入的误差，同时消除了比较器35失调引入的误差；由于带隙基准电压V_BG或V_BE电压的随机偏差很小影响到它们的温度系数，此外在校准温度和检测温度下比较器35失调电压差别也较小，故在检测温度下，可校准基准电压偏差和比较器失调电压引入的测量误差得到了很好的消除。

下面结合图4-图6对本发明实施例提出的温度检测校准电路的原理作更进一步的阐明。

上述PTAT校准电压产生单元31产生校准用的电压V_{PTAT_CA}，PTAT检测电压产生单元32产生检测用的电压V_{PTAT_D}，可校准基准电压产生单元33产生一V_BE电压，如图1A所示，实线示出了它们的温度特性曲线。理想情况下，V_BE电压与V_{PTAT_CA}在校准温度T_CA相交，与检测电压V_{PTAT_D}在一设定的检测温度T_D相交。由于工艺偏差，实际上V_BE电压相对设计时仿真值有一定的偏差，如图4中上下虚线所示，而PTAT电压实现可以较高的精度；如果V_BE温度特性实际是上面的虚线，图中可见V_BE电压与V_{PTAT_CA}和V_{PTAT_D}分别在T_CA’和T_D’相交，这意味着温度检测出现了误差T_D’-T_D。此时如果可以对V_BE电压进行平移校准，使得V_{PTAT_CA}与V_BE的交点由T_CA’平移到T_CA，则在检测温度下T_D下V_{PTAT_D}与V_BE电压相交，从而实现了校准。类似地，图5中示出了可校准基准电压产生单元33利用一个带隙基准电压V_BG时V_{PTAT_CA}、V_{PTAT_D}与V_BG的温度特性曲线，校准时通过平移校准V_BG使得V_BG偏移造成的误差消除。

在比较器35存在输入失调电压时，会出现类似的偏差，如图6所示，在比较器35的V_BG输入端存在-V_OS的失调电压的时候，V_BG温度曲线与PTAT电压温度曲线的交点从T_D和T_CA平移到了T_D’和T_CA’，也就是说：

V_BG(T_CA’）-V_OS=V_{PTAT_CA}(T_CA’）；

V_BG(T_D’）-V_OS=V_{PTAT_D}(T_D’）。

以上V_BG(T_CA’）代表在T_CA’温度下V_BG的值，其余类推；并且假定了V_OS在整个温度范围内的变化可以忽略。此时可以通过增加V_BG到V_BG+V_OS来消除影响，即V_BG(T_D）+V_OS–V_OS=V_{PTAT_D}(T_D）。实践中增加V_OS这个过程在修调温度T_CA下进行，假如在温度T_D下与T_CA下V_OS相等，那么对V_BG在温度T_CA下的平移校准可以完全消除V_OS的影响。

可见，消除带隙电压V_BG或者PN结电压V_BE随机偏差的影响以及消除比较器35失调电压V_OS的影响，都是通过平移校准V_BG或V_BE来实现，因而可以在同一校准过程中一并完成。

具体地，本发明实施例提供的温度检测校准电路，包含以下部件作为内部电路：一个校准用的PTAT校准电压产生单元31，一个具有校准元件的带隙电压V_BG产生电路或者PN结电压VBE产生电路即可调基准电压产生单元33，可以通过校准一个测量用的PTAT检测电压产生单元32，一个比较器35，一个包括PROM、寄存器等在内的逻辑控制单元34，一个选择PTAT电压的开关电路（即逻辑选择单元36）。

一种温度检测校准电路，参看图7示出的电路结构，其包括：一个校准用的PTAT电压源产生单元31，一个检测用的PTAT电压源产生单元32，一个生成可校准的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的可调基准电压产生单元33，一个逻辑控制单元34，一个比较器35，一个逻辑选择单元36，例如二选一开关MUX36。PTAT电压源产生单元31与PTAT电压源产生单元32通过二选一开关MUX36进行二选一选择后输入比较器35的第一输入端，可校准的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的可调基准电压产生单元33输出V_BG（或V_BE）至比较器35第二输入端，比较器35输出结果OUT至逻辑控制单元34决定校准控制变量和状态位，校准控制变量通过改变带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的可调基准电压产生单元33中的校准元件对其进行校准。状态位作为二选一开关MUX36的控制位。

以下依据图7说明温度检测校准电路的工作过程。

在校准温度下，校准开始时，逻辑控制单元34输出校准状态位使二选一开关MUX36选择PTAT电压源产生单元，其输出电压与V_BG（或V_BE）通过比较器35比较，输出结果至逻辑控制单元34，以使得逻辑控制单元34决定校准控制变量和校准状态。校准控制变量输入至可生成带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的可调基准电压产生单元33，以改变其中的校准元件进行校准。如果校准未结束，校准状态位不变，校准后的V_BG（或V_BE）与PTAT电压源产生单元31比较，比较器35结果决定校准控制变量，校准控制变量改变可调基准电压产生单元33的校准元件……

在达到设定的校准精度之前，校准状态位不变，这个过程循环进行下去。直到完成所有设定校准元件的校准后，保存在逻辑控制单元34中的校准控制变量不再改变，同时校准状态位改变，使二选一开关MUX36选择检测用PTAT电压源产生单元32至输出，校准过程结束。随后温度检测电路就工作在检测状态，利用检测用的PTAT电压源产生单元32与校准后的可调基准电压产生单元33产生的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的关系进行温度检测。

图8-10是依据图7原理实现的第一较佳实施例的电路结构图及举例的温度特性图。如图8所示，40为带隙基准核心电路PTAT电流产生单元，31为由40镜像的PTAT电流通过电阻R4产生校准用PTAT电压的支路，用于产生校准用PTAT电压V_{PTAT_CA}；32为由40镜像的PTAT电流通过电阻R5产生检测用PTAT电压的支路，用于产生检测用PTAT电压V_{PTAT_D}；V_{PTAT_CA}与V_{PTAT_D}进入二选一开关36；33为由40镜像的电流通过电阻R3、PNP晶体管T1与其并联电阻R2产生带隙基准电压V_BG的支路，产生的V_BG如下式所示：

V_{BG} = \frac{R_{2}}{R_{2} + R_{3}} (V_{BE 1} + \frac{R_{3}}{R_{1}} \ln N \cdot V_{T});

其中，V_BE1为PNP晶体管T1的基极-发射极电压，V_T为kT/q，电阻R2是用于校准的电阻。

由上式可见，校准电路可以对带隙基准电压V_BG进行线性的校准。

图8-10中，由逻辑控制单元34通过n位控制位CA<n-1:0>对V_BG进行校准控制。V_BG电压和二选一开关36的输出V_PTAT进入比较器35进行比较，比较结果OUT输入逻辑控制单元34决定校准控制变量。

图4A中电路温度检测校准工作过程如下：在校准温度T_CA下，逻辑控制单元34输出校准状态控制位CA_stat使二选一开关36选择校准用PTAT电压V_{PTAT_CA}，V_{PTAT_CA}与V_BG通过比较器35进行比较，结果OUT决定写入逻辑控制单元34的值产生校准状态位CA<n-1:0>，校准状态位CA<n-1:0>决定R2值，对V_BG进行校准，校准后产生一个新的V_BG值。在未达到设定的校准精度前，V_{PTAT_CA}与新的V_BG通过比较器35进行比较，新的结果OUT改写逻辑控制单元34，……此校准过程将循环进行直到达到设定的校准精度，逻辑控制单元34不再被改写，同时CA_stat改变，使二选一开关36的输出选择检测用PTAT电压V_{PTAT_D}，此时完成校准，电路进入检测状态，通过V_{PTAT_D}与V_BG的关系进行温度检测。

图8中温度检测用PTAT电压V_{PTAT_D}可以有不同的特性以应用于不同的检测目的，可以是在一极限温度下与V_BG电压相交，用以产生一个停机或复位信号，例如在超过120℃时V_{PTAT_D}大于V_BG电压，通过比较器35翻转产生一复位信号，温度特性曲线如图9所示；或者V_{PTAT_D}在一基准温度下与V_BG电压相交，通过V_{PTAT_D}与V_BG的差值与V_{PTAT_D}的温度系数测量相对基准温度的温度值，例如图10中，V_{PTAT_D}在0℃时与V_BG电压相交，可以通过恰当设定V_{PTAT_D}的温度系数与V_BG的电压值，直接将V_{PTAT_D}与V_BG差值送入模数转换器得出摄氏温度。

图11是依据图7原理实现的另一较佳实施例的电路结构图，其包括：带隙基准核心电路PTAT电流产生单元50；由50镜像的PTAT电流通过电阻R4产生校准用PTAT电压的支路31，用于产生校准用PTAT电压V_{PTAT_CA}；由50镜像的PTAT电流通过电阻R5产生检测用PTAT电压的支路32，用于产生检测用PTAT电压V_{PTAT_D}；二选一开关36，V_{PTAT_CA}与V_{PTAT_D}进入二选一开关36；V_BE产生支路33，产生可以校准的V_BE电压；比较器35，用来对二选一开关36的输出和V_BE产生支路33产生的V_BE进行比较；一个逻辑控制单元34；比较器35的结果送入逻辑控制单元34，34产生一个校准状态位CA_stat和一个n位校准控制变量CA<n-1:0>，n位校准控制变量CA<n-1:0>可以对V_BE产生支路33中的一个校准电阻R6进行校准。图11中的V_BE产生支路33的结构如下：

镜像PTAT电流产生单元50的一个第一电流源支路连接至一个电阻R3和R2各自的第一端，电阻R3的第二端连接第一PNP晶体管T1的发射极，T1的基极连接至一个第二PNP晶体管T2的发射极，T1的集电极接地，电阻R2的第二端连接至一个电阻R6的第一端，R6的第二端连接至第二PNP晶体管T2的发射极，第二PNP晶体管T2的基极与集电极均接地，第二PNP晶体管T2的发射极与则与第一PNP晶体管TT1的基极一同与另一个镜像PTAT电流产生单元50的第二电流源支路连接。分析可知，V_BE产生支路33产生的V_BE为

V_{BE} = V_{BE 2} + \frac{R_{6}}{R_{2} + R_{6} + R_{3}} (V_{BE 1} + \frac{R_{3}}{R_{1}} \ln N \cdot V_{T});

其中，V_BE1为T1的基极发射极电压，V_BE2为T2的基极发射极电压，V_T为kT/q，电阻R6是用于校准的电阻。

由上式可见，合理设置电阻比例后，V_BE可以是一个负温度系数的V_BE2加上一个与温度无关的量，这个量的大小完全可以由校准电阻R6来控制，从而通过校准变量CA<n-1:0>可以对V_BE进行“平移校准”，即不改变其温度系数的情况下对V_BE的大小进行改变。图11中电路校准的过程类似于图7中电路，只是需要校准电压的单元由V_BG产生单元换为V_BE产生单元，校准变量CA<n-1:0>通过校准电阻R6来改变V_BE的偏移，此处不再赘述。

需要指出，图中逻辑控制单元34的一种较佳实施方式可以是采用逐次逼近寄存器（SAR），其工作过程如下：

校准变量CA<n-1:0>的初始设置使校准元件的最高位有效而其余各位无效，对应的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE和校准用PTAT电压输入比较器，比较器的结果决定校准变量CA<n-1:0>的最高位是保留或者改变；

接着，校准变量的最高位固定，校准变量的次高位有效而剩余位无效，对应的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE和校准用PTAT电压输入比较器，比较器的结果决定校准变量CA<n-1:0>的次高位是保留或者改变；

依此类推，由高位到低位决定校准变量CA<n-1:0>的所有位。CA<n-1:0>的结果可以写入PROM如一次性可编程存储器（OTP），以完成温度检测芯片的一次性校准。

需要指出，带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE产生单元33的校准范围须覆盖可能的带隙基准电压V_BG或PN结电压V_BE的偏差加上比较器的失调。

需要明确，图7-11中带隙基准核心电路PTAT电流产生单元不拘于形式，其目的是产生校准和检测用的PTAT电流源；图8-11中示例的CMOS实现方式也可以用其他工艺的实现方式来实现。

例如，本发明实施例还揭示了一种如上所述的温度检测校准电路的修调方法，参考图12的步骤：

通过仿真计算确定相应于一个电压基准V_BG或PN结电压V_BE的分别对应检测温度点和校准温度点的两个PTAT电压，一个校准用PTAT电压在校准温度点与电压基准V_BG或PN结电压V_BE相等，另一个检测用PTAT电压在检测温度点与电压基准V_BG或PN结电压V_BE相等。PTAT电压的温度系数及电压基准V_BG或PN结电压V_BE的初始值都可以调整；例如在图8-10中PTAT电压的温度系数可以改变，电压基准V_BG的初始值可以通过R2调整；在图11中V_BE的值可以通过调整R6的值来进行调整。在芯片生产完成，开始校准温度检测电路时，在校准温度下，校准电路完成如下校准程序：

首先将校准用PTAT电压和电压基准V_BG或PN结电压V_BE送入校准比较器；比较器结果调整一个调整校准控制存储器中校准控制变量；

校准控制变量对电压基准V_BG或PN结电压V_BE产生电路中的校准元件进行调整，得出一个新的电压基准V_BG或PN结电压V_BE；新的电压基准V_BG或PN结电压V_BE与校准用PTAT电压通过校准比较器，比较结果得出一个新的校准控制变量，以此方式进行下去，直到校准控制变量对电压基准V_BG或PN结电压V_BE的改变达到所设定的精确度，校准控制变量保存不变，芯片可工作于检测状态，通过检测用的PTAT电压与电压基准V_BG或PN结电压V_BE的关系进行温度检测。

相应地，本发明实施例还提供了一种温度检测校准方法，继续参考图12所述，其应用于如上述的温度检测校准电路，其包括：

一、校准步骤：

S10、逻辑选择单元依据逻辑控制单元提供的校准状态位信号将其切换至与PTAT校准电压产生单元进行电性连接；

S20、可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准基准电压；

S30、比较器将逻辑选择单元提供的电压信号与可调基准电压产生单元提供的可校准基准电压进行比较，并将比较结果提供给逻辑控制单元；

S40、逻辑控制单元依据比较器提供的比较结果信息控制向逻辑选择单元进行状态位信号的提供以及控制向可调基准电压产生单元进行校准控制变量的提供；

二、检测步骤：

S50、逻辑选择单元依据逻辑控制单元提供的检测状态位信号将其切换至与PTAT检测电压产生单元32进行电性连接；

S60、比较器将逻辑选择单元提供的电压信号与可调基准电压产生单元提供的经校准的电压信号进行比较，输出比较结果。

可知，采用上述本实施例提供的温度检测校准电路进行温度检测的主要包括如下两个步骤。

PTAT校准电压产生单元31产生一个与绝对温度成正比的电压,此电压在设计时与一个可校准基准电压产生电路产生的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与一个和工艺相关的PN结电压V_BE在校准温度下相等，工作于校准步骤时，第一电压产生电路的电压信号在校准温度下与可校准基准电压产生电路产生的电压输入一个电压比较器，比较器的输出信号作为校准结果输出，决定是否校准以及校准的方向，通过逻辑控制单元，对可校准基准电压产生电路的电压进行校准，校准完成后进入工作步骤，比较器的输入端从PTAT校准电压产生单元31切换到一个PTAT检测电压产生单元32，用可校准基准电压产生电路产生的电压与第二PTAT电压相比较，用于温度或温度范围的检测。

在一个优选实施方式中，所述方法可以包括：

首先通过仿真计算确定相应于一个电压基准V_BG或PN结电压V_BE的分别对应一个检测温度点和一个校准温度点的两个PTAT电压，一个校准用PTAT电压在校准温度点与电压基准V_BG或PN结电压V_BE相等，另一个检测用PTAT电压在检测温度点与电压基准V_BG或PN结电压V_BE相等。在芯片生产完成，开始校准温度检测电路时，在校准温度下，将校准用PTAT电压和及电压基准V_BG或PN结电压V_BE送入校准比较器；依据比较器结果调整一个逻辑控制单元中校准控制变量；校准控制变量对电压基准V_BG或PN结电压V_BE产生电路中的校准元件进行调整，得出一个新的电压基准V_BG或PN结电压V_BE；新的电压基准V_BG或PN结电压V_BE与校准用PTAT电压通过校准比较器，比较结果得出一个新的校准控制变量，以此方式进行下去，直到校准控制变量对电压基准V_BG或PN结电压V_BE的改变达到所设定的精确度，校准控制变量保存不变，完成校准过程。此后芯片可工作于检测状态，通过检测用的PTAT电压与电压基准V_BG或PN结电压V_BE的关系进行温度检测。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种温度检测校准电路，其特征在于，包括：

PTAT校准电压产生单元，用于生成校准用PTAT电压；

PTAT检测电压产生单元，用于生成检测用PTAT电压；

2.如权利要求1所述的温度检测校准电路，其特征在于，所述可调基准电压产生单元用于依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与工艺相关的PN结基准电压V_BE。

3.如权利要求2所述的温度检测校准电路，其特征在于，所述PTAT校准电压产生单元生成的校准用PTAT电压在校准温度点与所述可调基准电压产生单元生成的带隙基准电压V_BG或PN结基准电压V_BE相等；

4.如权利要求1所述的温度检测校准电路，其特征在于，当所述可调基准电压产生单元用于依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与工艺相关的PN结基准电压V_BE时，所述可调基准电压产生单元包括：

5.如权利要求1所述的温度检测校准电路，其特征在于，所述校准用PTAT电压以及检测用PTAT电压的温度系数的初始值可调整，以及，所述可调基准电压产生单元生成的可校准基准电压的初始值可调整。

6.一种温度检测校准方法，应用于如权利要求1所述的温度检测校准电路，其特征在于，包括：

校准步骤：

检测步骤：

7.如权利要求6所述的温度检测校准方法，其特征在于，所述可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与温度无关的带隙基准电压V_BG或与工艺相关的PN结基准电压V_BE。

8.如权利要求7所述的温度检测校准方法，其特征在于，所述PTAT校准电压产生单元生成的校准用PTAT电压在校准温度点与所述可调基准电压产生单元生成的带隙基准电压V_BG或PN结基准电压V_BE相等；

9.如权利要求6所述的温度检测校准方法，其特征在于，当所述可调基准电压产生单元依据逻辑控制单元提供的校准控制变量生成可校准的与工艺相关的PN结基准电压V_BE时，所述可调基准电压产生单元包括：

10.如权利要求6所述的温度检测校准方法，其特征在于，所述校准用PTAT电压以及检测用PTAT电压的温度系数的初始值可调整，以及，所述可调基准电压产生单元生成的可校准基准电压的初始值可调整。