CN107328485A - 一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片 - Google Patents
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Abstract
一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片包括传感电路、补偿电路、时钟电路、逻辑控制电路、模数转换电路、串行接口电路、选择电路和储存单元；所述传感电路包括相互连接的正温度系数传感电路和负温度系数传感电路。本发明为半导体单片集成的正负温度系数可选温度传感芯片，将正温度系数传感电路、负温度系数传感电路和其补偿电路、模数转换电路、串行接口电路等同时集成在一块芯片上，同时终端应用客户可通过串行接口电路和存储单元对芯片的输出进行正温度系数或负温度系数选择，并对温度系数进行修调，实现成品一致性好、测量精确、高度集成、客户使用方便的应用特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感芯片，特别提供一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片。
背景技术
传统的温度传感器一般采用热电偶、铂电阻、双金属开关等器件，受到封装体积的影响，不利于集成，不利于产品的小型化。另外传统的单片集成的硅基温度传感器芯片，为单一的正温度系数或者负温度系数，并且芯片在生产的过程中由于工艺漂移、封装应力等因素的影响，成品的温度系数会有波动，产品的一致性较差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种正温度系数传感电路、负温度系数传感电路和其补偿电路、模数转换电路、串行接口电路等同时集成在一块芯片上的单片集成正负温度系数可选温度传感芯片。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片包括传感电路、补偿电路、时钟电路、逻辑控制电路、模数转换电路、串行接口电路、选择电路和储存单元；所述传感电路包括相互连接的正温度系数传感电路和负温度系数传感电路，正温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性上升，负温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性下降；所述补偿电路与所述传感电路连接，对影响温度感应精度的因素分别进行补偿或消除；所述选择电路与所述传感电路和模数转换电路连接，模数转换电路将正、负温度系数传感电路的输出进行模拟量到数字量的转变，提高输出的抗噪声能力；所述时钟电路为芯片内部提供时钟信号，与所述逻辑控制电路和模数转换电路连接；所述逻辑控制电路为芯片内部提供逻辑控制信号，与所述串行接口电路和模数转换电路连接；所述串行接口电路输入端与所述模数转换电路的输出端连接，作为芯片与外部信号的通讯接口，它将反映温度信息的传感量进行输出；所述存储单元输入端与所述串行接口电路连接，客户通过串行接口电路的两个端口，将需要输出的正负温度系数的选择信号和需要调整的正负温度系数幅度存储于该单元，存储单元输出端分别与所述选择电路和传感电路连接，分别实现控制选择电路，根据存储于存储单元模块的通讯信号，由用户来选择芯片输出正温度系数或负温度系数的模拟信号和对传感电路进行修调，调整芯片的温度系数这两个功能。
进一步，所述正温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅰ、正温度系数电压产生电路和电压跟随电路I10；所述电源与所述启动电路Ⅰ和正温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅰ与所述正温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为正温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I10与所述正温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
进一步，所述启动电路Ⅰ包括第一P型场效应管MP11、第二P型场效应管MP12、第一N型场效应管MN11、第二N型场效应管MN12和二极管D11；所述正温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP13、第四P型场效应管MP14、第五P型场效应管MP15、第一三极管Q11、第二三极管Q12、电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1；所述第一P型场效应管MP11的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的正极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，栅极与接地信号相连；所述第二P型场效应管MP12的漏极接所述电源，源极与所述第二N型场效应管MN12的漏极相连，栅极分别与所述第三P型场效应管MP13的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第一N型场效应管MN11的漏极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和二极管D11的正极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第二N型场效应管MN12的栅极相连；所述第二N型场效应管MN12的漏极与所述第二P型场效应管MP12的源极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第一N型场效应管MN11的栅极相连，且漏极与栅极两端直接连接，所述第一N型场效应管MN11和第二N型场效应管MN12构成电流镜的关系；所述二极管D11的正极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，负极分别与所述第三P型场效应管MP13的源极和第一三极管Q11的集电极相连；所述第三P型场效应管MP13的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的负极和第一三极管Q11的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第四P型场效应管MP14的漏极接所述电源，源极分别与所述第五P型场效应管MP15的栅极和第二三极管Q12的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第三P型场效应管MP13的栅极相连，且栅极和源极两端直接连接，所述第二P型场效应管MP12和第四P型场效应管MP14构成电流镜的关系；所述第五P型场效应管MP15的漏极接所述电源，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim1的一端和电压跟随电路I10的正输入端相连，栅极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第二三极管Q12的集电极相连；所述第一三极管Q11的集电极和基极两端直接连接，集电极分别与所述二极管D11的负极和第三P型场效应管MP13的源极相连，基极与所述第二三极管Q12的基极相连，发射极与接地信号相连；所述第二三极管Q12的集电极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第五P型场效应管MP15的栅极相连，基极与所述第一三极管Q11的基极相连，发射极与所述电阻R11的一端相连；所述电阻R11的一端与所述第二三极管Q12的发射极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim1的一端分别与所述第五P型场效应管MP15的源极和电压跟随电路I10的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
进一步，所述电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1为相同类型电阻，并严格匹配。
进一步，所述负温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅱ、负温度系数电压产生电路和电压跟随电路I20；所述电源与所述启动电路Ⅱ和负温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅱ与所述负温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为负温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I20与所述负温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
进一步，所述启动电路Ⅱ包括第一P型场效应管MP21、第二P型场效应管MP22，第一N型场效应管MN21、第二N型场效应管MN22和二极管D21；所述负温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25，第一三极管Q21、第二三极管Q22，电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2；所述第一P型场效应管MP21的漏极接所述电源，栅极与接地信号相连，源极分别与所述第一N型场效应管MN21的漏极和二极管D21的正极相连；所述第二P型场效应管MP22的漏极接所述电源，栅极分别与所述第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第二N型场效应管MN22的漏极相连；所述第一N型场效应管MN21的漏极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和二极管D21的正极相连，栅极与所述第二N型场效应管MN22的栅极相连，源极与接地信号相连；所述第二N型场效应管MN22的漏极接所述第二P型场效应管MP22的源极，栅极与所述第一N型场效应管MN21的栅极相连，源极与接地信号相连，且漏极与栅极两端直接相连；所述二极管D21的正极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和第一N型场效应管MN21的漏极相连，负极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、第一三极管Q21基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第三P型场效应管MP23的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第一三极管Q21的集电极相连，且栅极与源极两端直接相连；所述第四P型场效应管MP24的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极分别与所述二极管D21的负极、第一三极管Q21的基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第五P型场效应管MP25的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24的栅极相连，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim2的一端和电压跟随电路I20的正输入端相连；所述第一三极管Q21的集电极与所述第三P型场效应管MP23的源极相连，基极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第二三极管Q22的集电极相连，发射极分别与所述电阻R21的一端和第二三极管Q22的基极相连；所述第二三极管Q22的集电极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第一三极管Q21的基极相连，基极分别与所述的第一三极管Q21的发射极和电阻R21的一端相连，发射极与接地信号相连；所述电阻R21的一端分别与所述第一三极管Q21的发射极和第二三极管Q22的基极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim2的一端分别与所述第五P型场效应管MP25的源极和电压跟随电路I20的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
进一步，所述电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2为相同类型电阻，并严格匹配。
进一步，所述正温度系数温度传感电路和负温度系数温度传感电路的修调电阻阵列Rtrim1和Rtrim2为相同结构，都包括初始电阻Rint、同类型匹配修调电阻R、2R、4R、8R、16R和开关K1、K2、K3、K4、K5，由所述电阻R、2R、4R、8R、16R与所述开关K1、K2、K3、K4、K5一一对应串联后，分别与所述初始电阻Rint并联而成。
本发明的有益效果是：本发明为半导体单片集成的正负温度系数可选温度传感芯片，将正温度系数传感电路、负温度系数传感电路和其补偿电路、模数转换电路、串行接口电路等同时集成在一块芯片上，同时终端应用客户可通过串行接口电路和存储单元对芯片的输出进行正温度系数或负温度系数选择，并对温度系数进行修调，实现成品一致性好、测量精确、高度集成、客户使用方便的应用特点。
附图说明
图1为本发明单片集成正负温度系数可选的温度传感芯片框架图；图2为本发明正温度系数温度传感电路的电路图；图3为本发明负温度系数温度传感电的电路图；图4为本发明修调电阻阵列的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片包括传感电路、补偿电路、时钟电路、逻辑控制电路、模数转换电路、串行接口电路、选择电路和储存单元；所述传感电路包括相互连接的正温度系数传感电路和负温度系数传感电路，正温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性上升，负温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性下降；所述补偿电路与所述传感电路连接，对正温度系数和负温度系数感应电路的工艺漂移，电压波动，内部噪声，封装应力等影响温度感应精度的因素分别进行补偿或消除；所述选择电路与所述传感电路和模数转换电路连接，模数转换电路将正、负温度系数传感电路的输出进行模拟量到数字量的转变，提高输出的抗噪声能力；所述时钟电路为芯片内部提供时钟信号，与所述逻辑控制电路和模数转换电路连接；所述逻辑控制电路为芯片内部提供逻辑控制信号，与所述串行接口电路和模数转换电路连接；所述串行接口电路输入端与所述模数转换电路的输出端连接，作为芯片与外部信号的通讯接口，它将反映温度信息的传感量进行输出；所述存储单元输入端与所述串行接口电路连接，客户通过串行接口电路的两个端口，将需要输出的正负温度系数的选择信号和需要调整的正负温度系数幅度存储于该单元，存储单元输出端分别与所述选择电路和传感电路连接，分别实现控制选择电路，根据存储于存储单元模块的通讯信号，由用户来选择芯片输出正温度系数或负温度系数的模拟信号和对传感电路中的修调电阻阵列进行修调，调整芯片的温度系数这两个功能。
如图2所示，所述正温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅰ、正温度系数电压产生电路和电压跟随电路I10；所述电源与所述启动电路Ⅰ和正温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅰ与所述正温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为正温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I10与所述正温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
所述启动电路Ⅰ包括第一P型场效应管MP11、第二P型场效应管MP12、第一N型场效应管MN11、第二N型场效应管MN12和二极管D11；所述正温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP13、第四P型场效应管MP14、第五P型场效应管MP15、第一三极管Q11、第二三极管Q12、电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1；所述第一P型场效应管MP11的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的正极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，栅极与接地信号相连；所述第二P型场效应管MP12的漏极接所述电源，源极与所述第二N型场效应管MN12的漏极相连，栅极分别与所述第三P型场效应管MP13的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第一N型场效应管MN11的漏极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和二极管D11的正极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第二N型场效应管MN12的栅极相连；所述第二N型场效应管MN12的漏极与所述第二P型场效应管MP12的源极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第一N型场效应管MN11的栅极相连，且漏极与栅极两端直接连接，所述第一N型场效应管MN11和第二N型场效应管MN12构成电流镜的关系；所述二极管D11的正极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，负极分别与所述第三P型场效应管MP13的源极和第一三极管Q11的集电极相连；所述第三P型场效应管MP13的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的负极和第一三极管Q11的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第四P型场效应管MP14的漏极接所述电源，源极分别与所述第五P型场效应管MP15的栅极和第二三极管Q12的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第三P型场效应管MP13的栅极相连，且栅极和源极两端直接连接，所述第二P型场效应管MP12和第四P型场效应管MP14构成电流镜的关系；所述第五P型场效应管MP15的漏极接所述电源，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim1的一端和电压跟随电路I10的正输入端相连，栅极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第二三极管Q12的集电极相连；所述第一三极管Q11的集电极和基极两端直接连接，集电极分别与所述二极管D11的负极和第三P型场效应管MP13的源极相连，基极与所述第二三极管Q12的基极相连，发射极与接地信号相连；所述第二三极管Q12的集电极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第五P型场效应管MP15的栅极相连，基极与所述第一三极管Q11的基极相连，发射极与所述电阻R11的一端相连；所述电阻R11的一端与所述第二三极管Q12的发射极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim1的一端分别与所述第五P型场效应管MP15的源极和电压跟随电路I10的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
所述电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1为相同类型电阻，并严格匹配。
正温度系数传感电路的启动过程：启动电路Ⅰ的第一P型场效应管MP11和二极管D11在电源电压VDD上电初始时，为第一三极管Q11提供提供初始电流，当电源电压VDD上电过程结束后，第四P型场效应管MP14提供稳定的偏置电流，第二P型场效应管MP12和第四P型场效应管MP14构成电流镜的关系，第一N型场效应管MN11和第二N型场效应管MN12也构成电流镜的关系，由于P型场效应管的宽长比远小于N型场效应管的宽长比，因此第一N场效应管MN11的漏端电位即二极管D11的阳极电位被拉低到接近GND的电平，二极管D11截止，所以启动电路脱离正温度系数温度传感电路的主体电路，从而完成该电路的启动过程。
正温度系数电压产生电路部分构成正温度系数温度传感电路的主体电路。第四P型场效应管MP14的电流由以下式子决定：
式中，VbeQ11和VbeQ12分别为第一三极管Q11和第二三极管Q12基极与发射极正向导通电压；VT为热电压，物理量；IC11和IC12分别为第一三极管Q11和第二三极管Q12的集电极电流，本例中IC11＝IC12；IS11和IS12为第一三极管Q11和第二三极管Q12的集电极饱和电流，该物理量跟三极管的基极-发射极结面积有关，本例中设定第二三极管Q12的基极-发射极结面积为第一三极管Q11的N倍，即IS12＝N*IS11。
式(1)可以简化为：
第四P型场效应管MP14和第五P型场效应管MP15构成电流镜，因此两者的漏端电流成比例关系：
Id(MP15)＝M*Id(MP14)…………………………………………………(3)
电压跟随电路I10的正负输入端均为P型场效应管制作，其输入输出电流近似为零，因此流经修调电阻阵列Rtrim1的电流即为第五P型场效应管MP15漏端的电流。电压跟随电路I10的正输入端的电压为：
该电压通过电压跟随电路的输出，增强其驱动带载能力：
其中，电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1为相同类型电阻，并严格匹配，其温度系数相互抵消，VT为正温度系数电压，因此最终电路的输出Vout为正温度系数。
如图3所示，所述负温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅱ、负温度系数电压产生电路和电压跟随电路I20；所述电源与所述启动电路Ⅱ和负温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅱ与所述负温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为负温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I20与所述负温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
所述启动电路Ⅱ包括第一P型场效应管MP21、第二P型场效应管MP22，第一N型场效应管MN21、第二N型场效应管MN22和二极管D21；所述负温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25，第一三极管Q21、第二三极管Q22，电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2；所述第一P型场效应管MP21的漏极接所述电源，栅极与接地信号相连，源极分别与所述第一N型场效应管MN21的漏极和二极管D21的正极相连；所述第二P型场效应管MP22的漏极接所述电源，栅极分别与所述第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第二N型场效应管MN22的漏极相连；所述第一N型场效应管MN21的漏极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和二极管D21的正极相连，栅极与所述第二N型场效应管MN22的栅极相连，源极与接地信号相连；所述第二N型场效应管MN22的漏极接所述第二P型场效应管MP22的源极，栅极与所述第一N型场效应管MN21的栅极相连，源极与接地信号相连，且漏极与栅极两端直接相连；所述二极管D21的正极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和第一N型场效应管MN21的漏极相连，负极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、第一三极管Q21基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第三P型场效应管MP23的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第一三极管Q21的集电极相连，且栅极与源极两端直接相连；所述第四P型场效应管MP24的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极分别与所述二极管D21的负极、第一三极管Q21的基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第五P型场效应管MP25的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24的栅极相连，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim2的一端和电压跟随电路I20的正输入端相连；所述第一三极管Q21的集电极与所述第三P型场效应管MP23的源极相连，基极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第二三极管Q22的集电极相连，发射极分别与所述电阻R21的一端和第二三极管Q22的基极相连；所述第二三极管Q22的集电极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第一三极管Q21的基极相连，基极分别与所述的第一三极管Q21的发射极和电阻R21的一端相连，发射极与接地信号相连；所述电阻R21的一端分别与所述第一三极管Q21的发射极和第二三极管Q22的基极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim2的一端分别与所述第五P型场效应管MP25的源极和电压跟随电路I20的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
所述电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2为相同类型电阻，并严格匹配。
负温度系数传感电路的启动过程：启动电路Ⅱ的第一P型场效应管MP21和二极管D21在电源电压VDD上电初始时，为第一三极管Q21、电阻R21提供初始电流，当电源电压VDD上电过程结束后，第三P型场效应管MP23提供稳定的偏置电流，第二P型场效应管MP22和第三P型场效应管MP23构成电流镜的关系，第一N型场效应管MN21和第二N型场效应管MN22也构成电流镜的关系，由于P型场效应管的宽长比远小于N型场效应管的宽长比，因此第一N场效应管MN1的漏端电位即二极管D21的阳极电位被拉低到接近GND的电平，二极管D21截止，所以启动电路脱离负温度系数温度传感电路的主体电路，从而完成该电路的启动过程。
负温度系数电压产生电路部分构成负温度系数温度传感电路的主体电路。第三P型场效应管MP23的电流由以下式子决定：
其中VbeQ22为第二三极管Q22基极和发射极正向导通电压。
第三P型场效应管MP23和第五P型场效应管MP25构成电流镜，因此两者的漏端电流成比例关系：
Id(MP25)＝N*Id(MP23)……………………………………………(7)
N为第五P型场效应管MP25与第三P型场效应管MP23的宽长比的比例系数。电压跟随电路I20的正负输入端均为P型场效应管制作，其输入输出电流近似为零，因此流经修调电阻阵列Rtrim2的电流即为第五P型场效应管MP25漏端的电流。电压跟随电路的正输入端的电压为：
该电压通过电压跟随电路的输出，增强其驱动带载能力：
其中，电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2为相同类型电阻，并严格匹配，其温度系数相互抵消，VbeQ22为负温度系数电压，因此最终电路的输出Vout为负温度系数。
如图4所示，所述正温度系数温度传感电路和负温度系数温度传感电路的修调电阻阵列Rtrim1和Rtrim2为相同结构，都包括初始电阻Rint、同类型匹配修调电阻R、2R、4R、8R、16R和开关K1、K2、K3、K4、K5，由所述电阻R、2R、4R、8R、16R与所述开关K1、K2、K3、K4、K5一一对应串联后，分别与所述初始电阻Rint并联而成。
K1-K5为开关信号，H代表高电平，表示开关导通，L代表低电平，表示开关断开，Rint为初始电阻，R、2R、4R、8R、16R为阻值2倍递增同类型匹配修调电阻，因此修调电阻阵列的总电阻为：
Rtrim＝Rint+K1*R+K2*2R+K3*4R+K4*8R+K5*16R……………(10)
整个电路为微功耗设计，消耗的电流在芯片产生的温升可忽略，减小了自身电路对温度传感电路温度测试的影响，提高了温度测试的精度。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：包括传感电路、补偿电路、时钟电路、逻辑控制电路、模数转换电路、串行接口电路、选择电路和储存单元；所述传感电路包括相互连接的正温度系数传感电路和负温度系数传感电路，正温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性上升，负温度系数传感电路输出电压随感应温度的上升而线性下降；所述补偿电路与所述传感电路连接，对影响温度感应精度的因素分别进行补偿或消除；所述选择电路与所述传感电路和模数转换电路连接，模数转换电路将正、负温度系数传感电路的输出进行模拟量到数字量的转变，提高输出的抗噪声能力；所述时钟电路为芯片内部提供时钟信号，与所述逻辑控制电路和模数转换电路连接；所述逻辑控制电路为芯片内部提供逻辑控制信号，与所述串行接口电路和模数转换电路连接；所述串行接口电路输入端与所述模数转换电路的输出端连接，作为芯片与外部信号的通讯接口，它将反映温度信息的传感量进行输出；所述存储单元输入端与所述串行接口电路连接，客户通过串行接口电路的两个端口，将需要输出的正负温度系数的选择信号和需要调整的正负温度系数幅度存储于该单元，存储单元输出端分别与所述选择电路和传感电路连接，分别实现控制选择电路，根据存储于存储单元模块的通讯信号，由用户来选择芯片输出正温度系数或负温度系数的模拟信号和对传感电路进行修调，调整芯片的温度系数这两个功能。
2.根据权利要求1所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述正温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅰ、正温度系数电压产生电路和电压跟随电路I10；所述电源与所述启动电路Ⅰ和正温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅰ与所述正温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为正温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I10与所述正温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
3.根据权利要求2所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述启动电路Ⅰ包括第一P型场效应管MP11、第二P型场效应管MP12、第一N型场效应管MN11、第二N型场效应管MN12和二极管D11；所述正温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP13、第四P型场效应管MP14、第五P型场效应管MP15、第一三极管Q11、第二三极管Q12、电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1；所述第一P型场效应管MP11的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的正极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，栅极与接地信号相连；所述第二P型场效应管MP12的漏极接所述电源，源极与所述第二N型场效应管MN12的漏极相连，栅极分别与所述第三P型场效应管MP13的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第一N型场效应管MN11的漏极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和二极管D11的正极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第二N型场效应管MN12的栅极相连；所述第二N型场效应管MN12的漏极与所述第二P型场效应管MP12的源极相连，源极与接地信号相连，栅极与所述第一N型场效应管MN11的栅极相连，且漏极与栅极两端直接连接，所述第一N型场效应管MN11和第二N型场效应管MN12构成电流镜的关系；所述二极管D11的正极分别与所述第一P型场效应管MP11的源极和第一N型场效应管MN11的漏极相连，负极分别与所述第三P型场效应管MP13的源极和第一三极管Q11的集电极相连；所述第三P型场效应管MP13的漏极接所述电源，源极分别与所述二极管D11的负极和第一三极管Q11的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第四P型场效应管MP14的栅极相连；所述第四P型场效应管MP14的漏极接所述电源，源极分别与所述第五P型场效应管MP15的栅极和第二三极管Q12的集电极相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP12的栅极和第三P型场效应管MP13的栅极相连，且栅极和源极两端直接连接，所述第二P型场效应管MP12和第四P型场效应管MP14构成电流镜的关系；所述第五P型场效应管MP15的漏极接所述电源，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim1的一端和电压跟随电路I10的正输入端相连，栅极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第二三极管Q12的集电极相连；所述第一三极管Q11的集电极和基极两端直接连接，集电极分别与所述二极管D11的负极和第三P型场效应管MP13的源极相连，基极与所述第二三极管Q12的基极相连，发射极与接地信号相连；所述第二三极管Q12的集电极分别与所述第四P型场效应管MP14的源极和第五P型场效应管MP15的栅极相连，基极与所述第一三极管Q11的基极相连，发射极与所述电阻R11的一端相连；所述电阻R11的一端与所述第二三极管Q12的发射极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim1的一端分别与所述第五P型场效应管MP15的源极和电压跟随电路I10的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
4.根据权利要求3所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述电阻R11和修调电阻阵列Rtrim1为相同类型电阻，并严格匹配。
5.根据权利要求1所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述负温度系数传感电路包括电源、启动电路Ⅱ、负温度系数电压产生电路和电压跟随电路I20；所述电源与所述启动电路Ⅱ和负温度系数电压产生电路相连，用于供电；所述启动电路Ⅱ与所述负温度系数电压产生电路相连，在电源电压上电初始时，为负温度系数电压产生电路提供初始电流；所述电压跟随电路I20与所述负温度系数电压产生电路相连，用于增强驱动带载能力。
6.根据权利要求5所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述启动电路Ⅱ包括第一P型场效应管MP21、第二P型场效应管MP22，第一N型场效应管MN21、第二N型场效应管MN22和二极管D21；所述负温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25，第一三极管Q21、第二三极管Q22，电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2；所述第一P型场效应管MP21的漏极接所述电源，栅极与接地信号相连，源极分别与所述第一N型场效应管MN21的漏极和二极管D21的正极相连；所述第二P型场效应管MP22的漏极接所述电源，栅极分别与所述第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第二N型场效应管MN22的漏极相连；所述第一N型场效应管MN21的漏极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和二极管D21的正极相连，栅极与所述第二N型场效应管MN22的栅极相连，源极与接地信号相连；所述第二N型场效应管MN22的漏极接所述第二P型场效应管MP22的源极，栅极与所述第一N型场效应管MN21的栅极相连，源极与接地信号相连，且漏极与栅极两端直接相连；所述二极管D21的正极分别与所述第一P型场效应管MP21的源极和第一N型场效应管MN21的漏极相连，负极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、第一三极管Q21基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第三P型场效应管MP23的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第四P型场效应管MP24、第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极与所述第一三极管Q21的集电极相连，且栅极与源极两端直接相连；所述第四P型场效应管MP24的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23和第五P型场效应管MP25的栅极相连，源极分别与所述二极管D21的负极、第一三极管Q21的基极和第二三极管Q22的集电极相连；所述第五P型场效应管MP25的漏极与所述电源相连，栅极分别与所述第二P型场效应管MP22、第三P型场效应管MP23、第四P型场效应管MP24的栅极相连，源极分别与所述修调电阻阵列Rtrim2的一端和电压跟随电路I20的正输入端相连；所述第一三极管Q21的集电极与所述第三P型场效应管MP23的源极相连，基极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第二三极管Q22的集电极相连，发射极分别与所述电阻R21的一端和第二三极管Q22的基极相连；所述第二三极管Q22的集电极分别与所述第四P型场效应管MP24的源极、二极管D21的负极和第一三极管Q21的基极相连，基极分别与所述的第一三极管Q21的发射极和电阻R21的一端相连，发射极与接地信号相连；所述电阻R21的一端分别与所述第一三极管Q21的发射极和第二三极管Q22的基极相连，另一端与接地信号相连；所述修调电阻阵列Rtrim2的一端分别与所述第五P型场效应管MP25的源极和电压跟随电路I20的正输入端相连，另一端与接地信号相连。
7.根据权利要求6所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述电阻R21和修调电阻阵列Rtrim2为相同类型电阻，并严格匹配。
8.根据权利要求3或6所述的一种单片集成正负温度系数可选温度传感芯片，其特征在于：所述正温度系数温度传感电路和负温度系数温度传感电路的修调电阻阵列Rtrim1和Rtrim2为相同结构，都包括初始电阻Rint、同类型匹配修调电阻R、2R、4R、8R、16R和开关K1、K2、K3、K4、K5，由所述电阻R、2R、4R、8R、16R与所述开关K1、K2、K3、K4、K5一一对应串联后，分别与所述初始电阻Rint并联而成。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20171107 |