CN107328492B - 一种校准芯片温度传感器的方法 - Google Patents
一种校准芯片温度传感器的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107328492B CN107328492B CN201710133523.7A CN201710133523A CN107328492B CN 107328492 B CN107328492 B CN 107328492B CN 201710133523 A CN201710133523 A CN 201710133523A CN 107328492 B CN107328492 B CN 107328492B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- data
- chip
- temperature sensor
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K15/00—Testing or calibrating of thermometers
- G01K15/005—Calibration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种校准芯片温度传感器的方法，该方法通过获取AD码值程序混入功能程序中，制订特定的启动温度AD码值功能程序，做到和原功能程序互不干扰；测量外部环境的温度传感器实现和测试机的互通，并实现温度数据采集，在一个测试阶段同时获取到芯片对应的AD温度码值和环境温度，将得到的温度校准系数也同一阶段写入芯片中，从而实现对温度传感器的校准。
Description
技术领域
本发明属于集成电路温度传感器技术领域，特别涉及一种芯片温度传感器的校准方法。
背景技术
温度是表征物体冷热程度的物理量，是工农业生产过程中一个很重要的测量参数。温度的有效测量和控制，对能源的节约、生产安全、产品质量的保证等起到非常重要的作用，极大程度上促进国民经济的发展。据统计，在各类传感器应用中，温度传感器的占有率最高，差不多一半的应用。按照传感器与被测介质的接触方式可分为接触式和非接触式，本文主要讨论接触式传感器。很早之前，半导体技术不发达时，测量温度多采用独立的温度传感芯片，占面积很大，而且因为和主控的总线裸露在外，极易受到外界电磁噪声干扰。
随着半导体工艺的发展，越来越多的功能被集成在一块芯片上，由于市场的需要或是为了从众多产品中突出特色，很多公司设计的MCU或SOC芯片都集成了温度传感器，这一方面大大减少了温度传感器的成本，另外一方面也使得系统板集成更多的功能成为可能。
如专利申请201610151324.4公开了一种校准高精度温度传感器的装置及方法，用以解决现有技术组装成成品后进行温度校准，成本比较高，而且校准速度慢的问题。装置包括：测试板，以及置于测试板上的待校准高精度温度传感器、高精度温度基准元件和高精度模数转换器，还包括：读取单元；高精度温度基准元件、高精度模数转换器和读取单元依次相连，待校准高精度温度传感器与读取单元相连。方法包括：将待校准高精度温度传感器和高精度温度基准元件加热到目标温度；分别对待校准高精度温度传感器和高精度温度基准元件进行读值；根据读值，得出校准数据。该专利申请虽然也是对温度传感器进行校准，且也是在测试情况下进行校准，但是该专利申请是通过加热到目标温度对温度传感器进行校准，而不是针对温度调整温度校准系数，所以耗时多，成本高。
实际测试中，由于生产工艺变化、芯片内部器件干扰、温度传感器本身设计缺陷等等原因，导致制造封装出来的芯片温度传感器测量偏差很大，终端客户无法使用，所以芯片最终使用前必须借助外部设备校准后才可以使用。目前OTP产品温度传感器校准通常的做法是在CP阶段完成，OTP产品通常的测试流程是先紫外光擦除，然后进行CP1测试，接着高温下烘烤，测试OTP性能是否稳定，然后再次进行紫外光擦除，对于直接出裸片的用户，在CP阶段写入功能程序，要求封装片的客户，则在FT阶段写入功能程序，如图1所示。
无论是在CP阶段写入功能程序还是在FT阶段写入功能程序，温度校准转换系数都在CP1阶段获取，在CP1测试中往芯片写入读取温度对应的AD码值的程序代码，同时测试机读取辅助器件外部传感器DS18B20实测的环境温度，根据读取的AD码值和实测温度计算出系数，然后把系数按照各芯片的XY坐标存入文本文档中，CP3测试时按照坐标从对应的文本文档中取出数据写入相应的芯片中，如图2所示。这种方法一方面耗时，需要通过探针台的GPIB获取各个芯片的位置，写入和读取文本操作；另外一方面也对操作人员提出很高的要求，CP3测试时需要把CP1的文档拷入CP3相应工程里，同时CP1和CP3晶圆放置位置必须完全一样，否则整片晶圆都会报费。这种费时且风险极高的校准方式某种程度上极大地搞高了芯片的测试成本。
发明内容
基于此，因此本发明的首要目地是提供一种校准芯片温度传感器的方法，该方法通过对芯片温度传感器的校准，确保OTP型产品IC量产代烧录测试中有效校准温度传感器，确保芯片温度传感器到最终用户手里是准确。
本发明的另一个目地在于提供一种校准芯片温度传感器的方法，该方法降低对操作人员能力的要求，大大降低测试风险。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种校准芯片温度传感器的方法，其特征在于该方法通过获取AD码值程序混入功能程序中，制订特定的启动温度AD码值功能程序，做到和原功能程序互不干扰；测量外部环境的温度传感器实现和测试机的互通，并实现温度数据采集，在一个测试阶段同时获取到芯片对应的AD温度码值和环境温度，将得到的温度校准系数也同一阶段写入芯片中，从而实现对温度传感器的校准。
进一步，芯片上电后先等待100mS，再进入功能程序中，测试机在这个100mS时间窗口内发送交互指令，进入芯片环境温度测量功能。
更进一步，所述测试机同时拉低时钟口SCL和数据口SDA进入功能程序，然后测试机释放对SDA口的控制，为了保证获取到的温度数据稳定性，功能程序丢掉最先获取的前三次数据，然后再获取十次转换数据求平均，计算好后均值放入一向量寄存器，同时SDA数据口输出下降沿脉冲信号，通知测试机数据已经准备完毕，可以进行数据读取，测试机检测到SDA由高至低的电平后立刻发送时钟至芯片，芯片检测到时钟信号后，在时钟上升沿送出数据，数据由高位至低位串行送出。
更进一步，为了判断获取温度数据是否有效，在接收完温度数据值后，继续发送0xA5A5，测试机在获取到0xA5A5后才对数据进行下一步处理，如获取到数据不为0xA5A5，则重新执行获取过程。
所述温度传感器使用德国ZMD公司推出的单总线温度传感器IC Tsic506，采用单总线输出方式，且使用E-LINE封装的芯片，Tsic506采用ZAC通信协议。
进一步，所述Tsic506按字节包传输，一字节包由一起始位、8数据位和一奇偶校验位组成，波特率是8kHZ，空闲时信号为高电平，当传输开始时，先发送起始信号，紧接着是数据位，结尾是奇偶校验位。
更进一步，Tsic506传输温度数字值时使用11位bit进行表示，需要传输两个包，传输第一个包时高八位中前五位固定为零值，后三位为温度值的高三位。
传输时采用位编码的形式，采用不同的占空比表示起始信号、0值电平、1值电平和结束信号；起始信号高电平占比为百分之50，逻辑1高电平占比为百分之七十五，逻辑0高电平占比为百分之二十五，结束位信号常高，但只有半位宽度。
更进一步，正常工作时，Tsic506数据线会不断输出数据，利用TSIC506空闲时为高电平，传输每一bit都以一个下降沿开始且工作时钟为稳定的8KHZ，测试机只需要检测到下降沿，并延迟一半时钟周期再采集数据；在检测到高电平出现时，循环等待100us，如若此时数据线一直为高电平，则可以确定此后出现的起始信号为第一帧的起始信号；获取到Tsic506码值后，使用公式Temperature＝(Digital signal/2047*70-10)℃，可得到当前环境的实时温度；由于之前已经采集到待校准芯片对应的温度AD码值，此时可以得到系数K＝AD码值/Temperature，因为温度传感器是线性的，把系数K写入待校准芯片某个地址，使用时只要获取到温度AD码值，再读取到系数K，就可以计算去当前实际的温度，实现温度精准测量。
本发明所实现的校准方法，相比之前温度传感器校准方式，有益效果如下：
1、省去测试机和探针台交互获取芯片XY坐标的时间，省去中间读写文本文档的时间，芯片测试成本降低，量程程序复杂度变小，便于程序移植。
2、操作人员不需要严格对齐芯片位置，不需要拷贝文本文档，降低对操作人员能力的要求，大大降低测试风险。
3、外围温度采集芯片使用Tsic506，校准精度比原先高5倍，在基本不增加成本情况下，可以满足更多的应用环境。
附图说明
图1是现有技术实施的代烧录产品的测试流程图。
图2是现有技术实施的校准流程图。
图3是本发明所实施采样芯片温度传感器AD码值的流程图。
图4是本发明所实施ZAC传输包的结构图。
图5是本发明所实施温度传输整包的结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
目前芯片内存空间越来越大，写入功能程序后基本上芯片还有足够多的空间，而获取温度AD码值程序占用空间极小，不到100个字节，完全可以把获取AD码值程序混入功能程序中，通过制订特定的启动温度AD码值功能程序，做到和原功能程序互不干扰。辅助测量外部环境温度传感器上采用德国ZMD公司TSIC506高精度数字芯片，利用测试机的灵活可编程特性，创新实现和TSIC506的互通，实现温度数据采集，因为在一个测试阶段同时获取到芯片对应的AD温度码值和环境温度，所以得到的温度校准系数也可以同一阶段写入芯片中。
为了测试机能稳定获取到芯片内部传感器测得的环境温度对应的码值，需要设计测试机和芯片的交互代码。本申请中，芯片上电后先等待100mS，再进入功能程序中，所以要求测试机在这个时间窗口内发送交互指令，进入芯片环境温度测量功能，通过测试机同时拉低时钟口SCL和数据口SDA进入功能程序，因为SDA口是双向IO口，之后要作为输出口，所以进入功能程序后，测试机需要释放对SDA口的控制，为了保证获取到的温度数据稳定性，功能程序丢掉最先获取的前三次数据，然后再获取十次转换数据求平均，计算好后均值放入一向量寄存器，同时SDA数据口输出下降沿脉冲信号，通知测试机数据已经准备完毕，可以进行数据读取，测试机检测到SDA由高至低的电平后立刻发送时钟至芯片，芯片检测到时钟信号后，根据制定好的协议，在时钟上升沿送出数据，数据由高位至低位串行送出。
为了判断获取温度数据是否有效，在接收完温度数据值后，继续发送0xA5A5，测试机在获取到0xA5A5后才对数据进行下一步处理，如获取到数据不为0xA5A5,则重新执行获取过程，详细流程如图3所示。
外部温度传感器使用德国ZMD公司推出的单总线温度传感器IC Tsic506，采用单总线输出方式，接口简单，用户可根据自身要求灵活应用，工作电流非常低，功耗小，适用于移动设备，宽电压操作(3.0-5.5V)，使用E-LINE封装的芯片，Tsic506采用ZAC通信协议，ZAC总线是一种单总线双向通信协议，位编码类似于时钟信号嵌入信号中的曼彻斯特编码。Tsic506按字节包传输，一字节包由一起始位、8数据位和一奇偶校验位组成，波特率是8kHZ，空闲时信号为高电平，当传输开始时，先发送起始信号，紧接着是数据位，结尾是奇偶校验位，如图4所示。
Tsic506传输温度数字值时使用11位bit进行表示，需要传输两个包，传输第一个包时高八位中前五位固定为零值，后三位为温度值的高三位，如图5所示。
传输时采用位编码的形式，采用不同的占空比表示起始信号、0值电平、1值电平和结束信号。起始信号高电平占比为百分之50，逻辑1高电平占比为百分之七十五，逻辑0高电平占比为百分之二十五，结束位信号常高，但只有半位宽度。正常工作时，Tsic506数据线会不断输出数据，利用TSIC506空闲时为高电平，传输每一bit都以一个下降沿开始且工作时钟为稳定的8KHZ，可以得到测试机只需要检测到下降沿，并延迟一半时钟周期再采集数据，此时的数据必然是正确的数据。
准确采集TSIC506输出数据最难的是找到真正的起始信号，因为TSIC506一次传输会传输两个包，每一个包都有START信号，采样数据时很容易漏掉第一个包数据，为了确保抓取到的起始信号确为TSIC506的起始信号，在检测到高电平出现时，循环等待100us，如若此时数据线一直为高电平，则可以确定此后出现的起始信号为第一帧的起始信号。获取到Tsic506码值后，使用公式Temperature＝(Digital signal/2047*70-10)℃，可得到当前环境的实时温度。由于之前已经采集到待校准芯片对应的温度AD码值，此时可以得到系数K＝AD码值/Temperature，因为温度传感器是线性的，把系数K写入待校准芯片某个地址，使用时只要获取到温度AD码值，再读取到系数K，就可以计算去当前实际的温度，实现温度精准测量。
本发明所实现的校准方法，省去测试机和探针台交互获取芯片XY坐标的时间，省去中间读写文本文档的时间，芯片测试成本降低，量程程序复杂度变小，便于程序移植。
同时，操作人员不需要严格对齐芯片位置，不需要拷贝文本文档，降低对操作人员能力的要求，大大降低测试风险。
而且，外围温度采集芯片使用Tsic506，校准精度比原先高5倍，在基本不增加成本情况下，可以满足更多的应用环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种校准芯片温度传感器的方法，其特征在于该方法通过获取AD码值程序混入功能程序中，制订特定的启动温度AD码值功能程序，做到和原功能程序互不干扰；测量外部环境的温度传感器实现和测试机的互通，并实现温度数据采集，在一个测试阶段同时获取到芯片对应的AD温度码值和环境温度，将得到的温度校准系数也同一阶段写入芯片中，从而实现对温度传感器的校准；
所述温度传感器采用单总线温度传感器IC Tsic506，所述温度传感器IC Tsic506采用单总线输出方式，且使用E-LINE封装的芯片，所述温度传感器IC Tsic506采用ZAC通信协议；
所述Tsic506按字节包传输，一字节包由一起始位、8数据位和一奇偶校验位组成，波特率是8kHZ，空闲时信号为高电平，当传输开始时，先发送起始信号，紧接着是数据位，结尾是奇偶校验位；
Tsic506传输温度数字值时使用11位bit进行表示，需要传输两个包，传输第一个包时高八位中前五位固定为零值，后三位为温度值的高三位；
传输时采用位编码的形式，采用不同的占空比表示起始信号、0值电平、1值电平和结束信号；起始信号高电平占比为百分之50，逻辑1高电平占比为百分之七十五，逻辑0高电平占比为百分之二十五，结束位信号常高，但只有半位宽度；
正常工作时，Tsic506数据线会不断输出数据，利用Tsic506 空闲时为高电平，传输每一bit都以一个下降沿开始且工作时钟为稳定的8KHZ，测试机只需要检测到下降沿，并延迟一半时钟周期再采集数据；在检测到高电平出现时，循环等待100us，如若此时数据线一直为高电平，则可以确定此后出现的起始信号为第一帧的起始信号；获取到Tsic506码值后，使用公式Temperature＝(Digital signal/2047*70-10)℃，可得到当前环境的实时温度；由于之前已经采集到待校准芯片对应的温度AD码值，此时可以得到系数K＝AD码值/Temperature，因为温度传感器是线性的，把系数K写入待校准芯片某个地址，使用时只要获取到温度AD码值，再读取到系数K，就可以计算出 当前实际的温度，实现温度精准测量。
2.如权利要求1所述的校准芯片温度传感器的方法，其特征在于芯片上电后先等待100mS，再进入功能程序中，测试机在这个100mS时间窗口内发送交互指令，进入芯片环境温度测量功能。
3.如权利要求2所述的校准芯片温度传感器的方法，其特征在于所述测试机同时拉低时钟口SCL和数据口SDA进入功能程序，然后测试机释放对SDA口的控制，为了保证获取到的温度数据稳定性，功能程序丢掉最先获取的前三次数据，然后再获取十次转换数据求平均，计算好后均值放入一向量寄存器，同时SDA数据口输出下降沿脉冲信号，通知测试机数据已经准备完毕，可以进行数据读取，测试机检测到SDA由高至低的电平后立刻发送时钟至芯片，芯片检测到时钟信号后，在时钟上升沿送出数据，数据由高位至低位串行送出。
4.如权利要求3所述的校准芯片温度传感器的方法，其特征在于为了判断获取温度数据是否有效，在接收完温度数据值后，继续发送0xA5A5，测试机在获取到0xA5A5后才对数据进行下一步处理，如获取到数据不为0xA5A5，则重新执行获取过程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710133523.7A CN107328492B (zh) | 2017-03-08 | 2017-03-08 | 一种校准芯片温度传感器的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710133523.7A CN107328492B (zh) | 2017-03-08 | 2017-03-08 | 一种校准芯片温度传感器的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107328492A CN107328492A (zh) | 2017-11-07 |
| CN107328492B true CN107328492B (zh) | 2020-02-21 |
Family
ID=60193600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710133523.7A Active CN107328492B (zh) | 2017-03-08 | 2017-03-08 | 一种校准芯片温度传感器的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107328492B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108153544A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-06-12 | 福州瑞芯微电子股份有限公司 | 自动配置芯片的方法、存储介质及系统 |
| CN108344527B (zh) * | 2018-02-27 | 2020-08-18 | 辽宁工程技术大学 | 一种脉冲调制温度传感器的校准系统与校准方法 |
| CN111830396A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-10-27 | 广东利扬芯片测试股份有限公司 | 具有芯片测试环境温度检测功能的芯片测试系统 |
| CN115824461A (zh) * | 2022-11-24 | 2023-03-21 | 安测半导体技术(义乌)有限公司 | 一种感温芯片的量产校准方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7383144B2 (en) * | 2006-02-16 | 2008-06-03 | Infineon Technologies Ag | Method and apparatus for calibration of an on-chip temperature sensor within a memory device |
| CN201731957U (zh) * | 2009-12-31 | 2011-02-02 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 温度传感器最终测试用温度校准系统 |
| CN201751818U (zh) * | 2010-06-30 | 2011-02-23 | 中山市嘉科电子有限公司 | 一种avr芯片的温度校准系统 |
| CN205228677U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种用于温度传感器芯片的分段线性校准系统 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8326568B2 (en) * | 2010-07-02 | 2012-12-04 | Himax Technologies Limited | Temperature sensor and temperature sensing method |
-
2017
- 2017-03-08 CN CN201710133523.7A patent/CN107328492B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7383144B2 (en) * | 2006-02-16 | 2008-06-03 | Infineon Technologies Ag | Method and apparatus for calibration of an on-chip temperature sensor within a memory device |
| CN201731957U (zh) * | 2009-12-31 | 2011-02-02 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 温度传感器最终测试用温度校准系统 |
| CN201751818U (zh) * | 2010-06-30 | 2011-02-23 | 中山市嘉科电子有限公司 | 一种avr芯片的温度校准系统 |
| CN205228677U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-11 | 深圳市博巨兴实业发展有限公司 | 一种用于温度传感器芯片的分段线性校准系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107328492A (zh) | 2017-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107328492B (zh) | 一种校准芯片温度传感器的方法 | |
| CN106649015A (zh) | 一种usb接口的测试装置及测试方法 | |
| CN204330189U (zh) | 一种用于焊接工作应力动态测试装置 | |
| CN104614659A (zh) | 自动化测试系统和方法 | |
| CN206832977U (zh) | 电子式互感器检定系统 | |
| CN203772429U (zh) | 一种单总线温度监测装置 | |
| CN211653115U (zh) | 一种数字电流传感器自动校准系统 | |
| CN202257905U (zh) | 一种实验室环境温湿度无线监测系统 | |
| CN201247099Y (zh) | 无线多点光均匀性测试仪 | |
| CN103701541A (zh) | 航电一体化接收机自动测试系统及其方法 | |
| CN204046710U (zh) | 嵌入式线阵ccd暗噪声检测装置 | |
| CN210518384U (zh) | 一种物联网智能网关 | |
| CN113325685B (zh) | 一种智能电能表的多表并行日计时自动调校装置 | |
| CN202886003U (zh) | 多通道温度智能采集仪 | |
| Wang et al. | Multipoint temperature measurement system of hot pack based on DS18B20 | |
| CN205403986U (zh) | 电缆终端头温度监测系统 | |
| CN102353467B (zh) | 芯片内核温度检测准确度的验证系统及方法 | |
| CN103867189A (zh) | 分布式井温测量装置及测量方法 | |
| CN202956869U (zh) | 基于热电偶自检设计的无线温度采集系统 | |
| CN116818125A (zh) | 一种面向工业环境的多点同步温度检测系统及其工作方法 | |
| CN109709410A (zh) | 一种基于usb的噪声源及其使用方法 | |
| CN213748876U (zh) | 一种用于低气压试验的产品内部压强实时监测装置 | |
| CN203385687U (zh) | 一种围护结构热工性能无线检测仪 | |
| CN215576583U (zh) | 一种通用串行总线端口检测装置 | |
| CN213986435U (zh) | 水质实时检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |