CN104458036A - 一种采用pnp晶体管测温的高精度测温芯片电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测温芯片电路，特别公开了一种采用PNP晶体管测温的高精度测温芯片电路(图1)，它应用于各种非极限温度场合，经常需要耐磨耐碰，体积小，使用方便及各种狭小空间的数字测温设备中。该采用PNP晶体管测温的高精度测温芯片电路主要由PNP检测电路部分101、模数转换器(ADC)部分102、数字电路部分103组成。PNP检测电路部分101主要由PNP和PTAT电流产生电路组成；模数转换器(ADC)部分102是Sigma Delta ADC；数字电路部分103主要由量化器(Scaling)、储存器、通信电路、控制电路及OSC组成。

Description

一种采用PNP晶体管测温的高精度测温芯片电路

技术领域

本发明涉及一种测温电路，特别涉及一种采用PNP晶体管测温的高精度测温芯片电路。 

背景技术

在温度控制系统、工业系统、温度计、消费品、热感测系统等各种非极限温度的温度测试场合，经常需要耐磨耐碰，体积小，走线简单，使用方便，适用于各种狭小空间的数字测温设备。高精度测温芯片采用PNP晶体管作为测温元件，降低了工艺的限制，节约了成本，高精度测温芯片通信端口少，最少可以采用两线连接，同时可以并联多个该测温芯片，实现远距离多点测温。高精度数字测温电路的这些优点，使得其广泛应用于各种需要测温的场合。 

发明内容

(一)要解决的技术问题： 

有鉴于此，本发明的目的是提供一种在当今流行的MOS工艺下，采用寄生PNP管进行温度测试，再对这些模拟值数字化，进一步量化成一一对应的数字温度，储存到片内储存器中，通过总线和外部主机通信，完成相应的功能。采用PNP测温，要实现高精度的测量值，就需要克服PNP本身的电流增益β小及饱和电流受工艺影响大、运放输入失调以及电流镜的失配等问题。 

(二)技术方案 

图2所示。该电路包括： 

产生V_BE部分203、206，由晶体管和能被修调的电阻组成，实现对工艺偏差的修调。 

产生ΔV_BE部分201、202、204、205，由DEMCLK、DEM及晶体管组成， 减少电流镜失配引起的误差。 

电路采用动态匹配技术，斩波技术，抵消电流增益及对V_BE进行修调等方法来减少误差，最后由生成公式(1-1)，对式(1-1)数字量化降比特即得到数字温度值，如公式(1-2)。(其中A≈600℃，B≈-273℃。) 

$u=\frac{M\×{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{BE}}}{N\×{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{BE}}+\mathrm{VBE}}=\frac{M\×{\mathrm{\ΔV}}_{\mathrm{BE}}}{V_{\mathrm{REF}}}---(1-1)$

D_OUT＝A×u+B         (1-2) 

电路里集成了通信电路、储存单元、ADC、OSC等电路最大程度的减少了外部元件。 

附图说明

图1芯片整体原理简化图 

图2测温电路原理图； 

图3一阶∑-ΔADC的结构框图 

图4数字电路原理简化图 

具体实施方式

附图1为本发明的一种具体实施。该高精度测温芯片电路，包括PNP检测电路101、模数转换器(ADC)部分102、数字电路部分103组成，其特征是：如图2由PTAT电流源201、202和三极管204、205构成ΔVBE，由PTAT电流源203和三极管206构成VBE图3是一阶∑-ΔADC的结构框图，图4为数字电路部分103的原理图，其中储存其采用EEPROM实现，量化器用动态比较器实现，降采样滤波器用数字计数器实现，生成的数字温度值储存在芯片内部固定的存储中，通过通信协议输出到显示器或其它器件上。 

本发明技术内容及技术特征揭示如上，但熟悉本领域的技术人员可能基于本发明做不背离本发明精神的改动与修饰。因此发明将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。 

Claims (4)

1.一种采用PNP晶体管测温的高精度测温芯片电路，其特征在于其主要由PNP检测电路101、模数转换器(ADC)部分102、数字电路部分103组成。 

2.根据权利要求1所述的高精度测温芯片电路，其特点在于，PNP检测电路101中PNP管的尺寸都一样，运放采用了斩波的方法减少输入失调和低频噪声，MOS电流管采用了动态单元匹配(DEM)的方法减少失配。 

3.根据权利要求1所述的高精度测温芯片电路，其特点在于模数转换器(ADC)102中AD位数可调。

4.根据权利要求1所述的高精度测温芯片电路，其特点在于数字电路部分103包括量化器(Scaling)、储存器、直接与MCU通信的电路、内部的OSC电路以及其它逻辑电路。