CN107917718A - 使用信号特性标识的超温条件 - Google Patents

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Abstract

一种传感器可以偏置信号以具有特性。信号的特性可以依赖于传感器的温度，以使得当传感器的温度满足温度门限时，信号的特性在与特性相关联的准许范围之外。温度门限可以与传感器的操作温度范围相关联。传感器可以提供具有该特性的信号。

Description

使用信号特性标识的超温条件
背景技术
当设备的温度在设备被保证可靠地操作的温度范围之外(例如，高于最大温度或低于最小温度)时，设备处于超温条件。当在超温条件下时，设备的操作不能被保证。
发明内容
根据一些可能的实施方式，一种传感器可以包括一个或多个组件用于：偏置信号以具有特性，其中信号的特性依赖于传感器的温度以使得当传感器的温度满足温度门限时，信号的特性在与特性相关联的准许范围之外，其中温度门限可以与传感器的操作温度范围相关联；以及提供具有该特性的信号。
根据一些可能的实施方式，一种感测设备可以包括一个或多个组件用于：偏置信号以使得信号的特性依赖于感测设备的温度，其中信号的特性可以被偏置以使得当感测设备的温度满足温度门限时，特性在与特性相关联的准许范围之外；以及向控制器提供该信号用于信号的特性的监测。
根据一些可能的实施方式，一种设备可以包括依赖于温度的偏置组件用于：使信号被偏置以使得信号的特性依赖于设备的温度，其中信号的特性可以被偏置以使得当设备的温度满足温度门限时，特性在与特性相关联的准许范围之外，其中准许范围可以与由设备的通信接口实施的通信协议相关联；以及通信接口用于：提供该信号以准许信号的特性的监测。
附图说明
图1A和图1B是本文描述的示例实施方式的概览的示图；
图2是本文描述的系统和/或方法可以被实施在其中的示例环境的示图；
图3A和图3B是图2的传感器中包括的依赖于温度的偏置组件的示例组件的示图；
图4是图2的传感器中包括的依赖于温度的偏置组件的示例操作的图形表示；以及
图5A-图5D是如本文所描述的与图2的传感器的示例实施方式相关联的图形表示。
具体实施方式
示例实施方式的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同参考标号可以标识相同或相似的元件。
为了满足功能安全要求(例如，在汽车应用中)，传感器应当保证传感器的感测功能(例如，压力测量、速度测量、角度测量等)和与传感器相关联的安全机制(例如，被设计以指示可能的传感器故障和/或错误的机制)之间的独立性。
这样的要求的实现在超温条件(例如，由于传感器故障引起的传感器的过多功耗)的情况下是困难的。当在超温条件下时，传感器的一些组件的操作不能被保证(例如，由于过度加热)，并且因此传感器的安全机制可能不可靠和/或失效。例如，在一些情况下，除了包括与对性质(例如，压力、速度、角度等)进行测量相关联的感测功能之外，传感器还可以包括(例如，在相同集成电路上)被配置为确定传感器的温度的温度传感器。这里，温度传感器可以被设计为：当所确定的(即，测量的)温度在传感器被设计的正常操作温度范围之外时，启用安全机制(例如，去激活通信接口，传输警告消息，引发错误标志等)。然而，当传感器达到在最大操作温度范围之外的温度时，温度传感器的一个或多个组件(例如，模数转换器(ADC)、状态机、存储器组件等)可能不可靠和/或失效。因此，除了传感器的感测功能在超温条件下不可靠，安全机制的启用也可能不可靠和/或失效。
本文描述的实施方式提供了一种传感器，其被配置为偏置信号以使得由传感器通信接口提供的信号的特性依赖于传感器的温度。换言之，传感器可以基于传感器的温度来修改信号的特性。这里，在传感器的温度达到或超过温度门限(例如，传感器的最大或最小操作温度)时，信号的特性的修改被保证以使得特性在与特性相关的准许范围之外。信号的特性被监测，由此允许可靠地确定传感器是否处于超温条件，即使是在传感器的温度达到温度门限时。在一些实施方式中，如下文描述的，特性的修改可以结合或替代内置在传感器中的超温安全机制而被使用。
图1A和图1B是本文描述的示例实施方式100的概览的示图。为了示例实施方式100的目的，假定传感器(例如，压力传感器、角度传感器、速度传感器等)能够在操作温度范围内(例如，最小温度与最大温度之间)进行操作。这里，只要传感器的温度在操作温度范围内，传感器的操作可以被保证。
如示例实施方式100中示出的，传感器包括依赖于温度的偏置组件，并且连接(例如，经由有线连接或无线连接)到控制器(例如，与基于由传感器提供的信号来控制系统相关联，该信号对应于感测到的性质)。这里，依赖于温度的偏置组件能够在相比与传感器的其他组件相关联的操作温度范围更宽的温度范围上进行操作。换言之，依赖于温度的偏置组件的温度范围大于、完全涵盖、或部分涵盖(涵盖最小温度或最大温度)与传感器的其他组件相关联的操作温度范围。
依赖于温度的偏置组件被配置为：当传感器的温度处于或超出操作温度范围(例如，处于或高于操作温度范围的最大温度，处于或低于操作温度范围的最小温度)时，控制由传感器通信接口(传感器与控制器之间的接口)提供的接口信号的特性以在准许范围(例如，与接口的通信协议相关联的范围)之外。由传感器通信接口提供的接口信号的特性(本文中称为接口信号特性)可以包括例如时钟频率、电流电平、电压电平、输出开关电阻等。
如图1A中示出的，在传感器的温度处于操作温度范围内的情况下，依赖于温度的偏置组件使得接口信号特性在准许范围内。例如，当传感器的温度在操作温度范围内时，依赖于温度的偏置组件可以使得被提供给接口的接口时钟的时钟频率被修改，从而由接口提供并且由控制器监测的接口信号的时钟频率在准许的频率范围内。这里，控制器可以具有对标识准许频率范围的信息的访问，并且基于从接口接收到接口信号，可以确定传感器未处于超温条件下(例如，因为接口信号的时钟频率在准许的频率范围内)。
如图1B中示出的，在传感器的温度位于操作温度范围之外的情况下，依赖于温度的偏置组件使得接口信号特性在准许范围之外。例如，当传感器的温度在操作温度范围之外时，依赖于温度的偏置组件可以使得被提供给接口的接口时钟的时钟频率被修改，从而由接口提供并且由控制器监测的接口信号的时钟频率在准许的频率范围之外。这里，控制器可以基于从接口接收到接口信号而确定传感器处于超温条件下(例如，因为接口信号的时钟频率在特定频率范围之外)。
以这种方式，传感器可以被配置为基于传感器的温度来修改由传感器通信接口提供的接口信号的特性，由此允许可靠地确定传感器是否处于过温条件下，即使是在传感器的温度达到或超出传感器的操作范围时。
如上文指出的，图1A和图1B被提供仅作为示例。其他示例是可能的并且可以与关于图1A和图1B所描述的不同。
图2是本文描述的系统和/或方法可以被实施在其中的示例环境200的示图。如图2中示出的，环境200可以包括传感器205，传感器205包括依赖于温度的偏置组件210、时钟振荡器215、接口220、温度传感器230、校准数据组件235、超温安全组件240、以及感测功能245。如进一步示出的，环境200可以包括控制器250。
传感器205包括与感测设备的一个或多个元件相关联(诸如，速度传感器、角度传感器、压力传感器等)的壳体。在一些实施方式中，传感器205可以是基于磁阻(MR)的传感器、基于霍尔(Hall)的传感器、或另一类型的传感器。在一些实施方式中，传感器205可以连接到控制器250，以使得传感器205可以经由一个或多个传输接口(例如，电压接口或电流接口)和/或经由一个或多个输出端子向控制器250提供与感测到的性质相关联的输出。在一些实施方式中，传感器205可以包括三线传感器(例如，包括一个输出端子)、四线传感器(例如，包括两个输出端子)等。下面描述与传感器205的组件有关的附加细节。
依赖于温度的偏置组件210包括能够使得由接口220提供的接口信号的特性依赖于传感器205的温度的一个或多个组件。例如，依赖于温度的偏置组件210可以包括一个或多个晶体管(例如，双极晶体管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))、一个或多个电流镜(例如，由成对的MOSFET形成)、一个或多个运算放大器等。在一些实施方式中，依赖于温度的偏置组件210能够使得被提供给接口220的接口时钟依赖于传感器205的温度，由此使得由接口220提供的接口信号的特性依赖于传感器205的温度。这里，依赖于温度的偏置组件210可以使得接口时钟依赖于温度，如下文描述的，这归因于依赖于温度的偏置组件210的一个或多个组件的温度依赖性。在一些实施方式中，依赖于温度的偏置组件210的输出(例如，电流、电压等)可以用来使得接口信号特性被修改。与依赖于温度的偏置组件210有关的附加细节在下面关于图3A和图3B被描述。
时钟振荡器215包括能够生成并且向传感器205的一个或多个其他组件提供一个或多个时钟(即，周期性的振荡电子信号)的组件。例如，如图2中示出的，时钟振荡器215可以能够生成并且向接口220提供接口时钟，接口220可以基于接口时钟进行操作以将一个或多个接口信号传输到控制器250。在一些实施方式中，如本文描述的，接口时钟可以基于依赖于温度的偏置组件210的输出(例如，电流、电压等)被修改，以便使得由接口220提供给控制器250的接口信号的特性依赖于传感器205的温度。作为另一示例，并且如图2中进一步示出的，时钟振荡器215可以能够生成和提供操作时钟，传感器205的一个或多个其他组件(诸如温度传感器230、超温安全组件240、感测功能245等)可以基于操作时钟进行操作。
接口220包括准许传感器205与控制器250进行通信的通信接口。在一些实施方式中，接口220可以根据传感器协议与控制器250进行通信，诸如外围传感器接口(PSI5)、数字传感器接口(DSI3)、短脉冲宽度调制码(SPC)等，该传感器协议与接口220基于其来与控制器250进行通信的一个或多个要求相关联。在一些实施方式中，如本文在别处所描述的，由接口220(例如，向控制器250)提供的接口信号的特性可以与这样的协议要求相关联，并且可以依赖于传感器205的温度。在一些实施方式中，接口220可以经由有线连接和/或无线连接而连接到控制器250。
温度传感器230包括能够确定传感器205的温度并且提供与所确定的温度相对应的信号的一个或多个组件。例如，温度传感器230可以包括温度感测元件(例如，热电堆、电阻温度检测器、热敏电阻器、半导体温度感测元件等)、模数转换器(ADC)、数字信号处理器、存储器组件等。在一些实施方式中，温度传感器230可以能够向传感器205的一个或多个其他组件提供与传感器205的温度相对应的信号。
在一些实施方式中，由温度传感器230确定的温度可以基于由校准数据组件235存储和/或提供的信息而被校准。例如，校准数据组件235可以包括存储器(例如，非易失性存储器)，其存储标识系数的信息，温度传感器230可以使用该系数来校准由温度传感器230确定的温度。如所示出的，在一些实施方式中，温度传感器230可以向超温安全组件240和/或感测功能245提供与所确定的温度相对应的信号。
超温安全组件240包括能够在传感器205超过门限温度时启用安全机制的组件。例如，超温安全组件240可以从温度传感器230接收与所确定的温度相对应的信号。这里，超温安全组件240可以(例如，在存储器组件中)存储标识门限温度的信息。超温安全组件240可以基于由温度传感器230提供的信号和标识门限温度的信息来确定传感器205是否处于超温条件下。在超温安全组件240确定传感器205处于超温条件的情况下，超温安全组件240可以启用安全机制，诸如去激活接口220(例如，从而没有接口信号由传感器205发送)，而使得接口220传输警告消息，而使得错误标志在由接口220提供的接口信号等中被引发。
然而，如上面描述的，在一些情况下(例如，在传感器205的操作温度范围之外的温度下)，温度传感器230、校准数据组件235、和/或超温安全组件240的操作不是可靠的和/或可能失效。在一些实施方式中，温度传感器230、校准数据组件235、和/或超温安全组件240是可选的。
感测功能245包括能够执行传感器205的感测功能的组件。例如，感测功能245可以包括允许速度感测、角度感测、压力感测等的一个或多个组件，诸如一个或多个感测元件(例如，磁感测元件)、ADC、数字信号处理器、存储器组件等。为了清楚的目的，感测功能245的组件在图2中未示出。如上面描述的，在一些情况下(例如，在传感器205的操作温度范围之外的温度下)，感测功能245的操作不是可靠的和/或可能失效。
如本文描述的，控制器250包括能够基于由接口220提供的接口信号的特性来确定传感器205是否处于超温条件下的设备。在一些实施方式中，控制器250可以与控制一个或多个电气系统和/或电气子系统(诸如机动车中包括的一个或多个电气系统和/或电气子系统)相关联。在一些实施方式中，控制器250可以基于由传感器205提供的信息来控制一个或多个电气系统和/或电气子系统。
图2中示出的组件和设备的数目、布置、和/或类型被提供作为示例。在实践中，与图2中示出的那些相比，可能存在附加的组件和/或设备、更少的组件和/或设备、不同的组件和/或设备、不同地布置的组件和/或设备、和/或不同类型的组件和/或设备。此外，图2中示出的两个或更多组件和/或设备可以被实施在单个组件和/或单个设备内，或者图2中示出的单个组件和/或单个设备可以被实施为多个分布式组件或设备。另外地或替换地，环境200的组件集合(例如，一个或多个组件)或设备集合(例如，一个或多个设备)可以执行被描述为由环境200的另一组件集合或另一设备集合执行的一个或多个功能。
图3A和图3B是传感器205中包括的依赖于温度的偏置组件210的示例组件的示图。图3A是依赖于温度的偏置组件210中包括的示例电路的示图，其能够提供依赖于传感器205的温度的门控电压。如下面描述的，由图3A的示例电路提供的门控电压可以用来生成具有正温度系数的电流和具有负温度系数的电流。
如图3A的左侧部分(本文中称为左侧电路)中示出的，依赖于温度的偏置组件210可以包括如下的组件，它们能够提供用于递送关于传感器205的温度具有正温度系数的电流(本文中称为电流IP)的门控电压(Vg1)。换言之，左侧电路提供门控电压以用于生成随着传感器205的温度增大而增大的电流。如所示出的，为了提供Vg1，依赖于温度的偏置组件210可以包括p沟道MOSFET(PMOS)晶体管305、缩放的PMOS晶体管305B(例如，PMOS晶体管305的B(B>1)倍大的PMOS晶体管)、双极晶体管310、缩放的双极晶体管310A(例如，双极晶体管310的A(A>1)倍大的双极晶体管)、电阻器315、以及运算放大器320。
这里，如果缩放的双极晶体管310A的基极-发射极电压与双极晶体管310的基极-发射极电压之间的差异随着传感器205的温度增大而增大，则电流IP具有正温度系数。例如，双极晶体管310可以被缩放，以使得双极晶体管310的基极-发射极电压以第一速率关于增大的温度而减小，而缩放的双极晶体管310A可以被确定尺寸以使得缩放的双极晶体管310A的基极-发射极电压以第二速率(例如，比第一速率高的速率)关于增大的温度而减小。在一些实施方式中，基极-发射极电压一般是非线性的，并且包括随着电流密度而缩放的线性分量和几乎独立于电流密度的高阶分量。因此，非线性分量可以在以不同电流密度被操作的晶体管的两个双极基极发射极电压之间的差异中抵消。因此，该差异大致与绝对温度(PTAT)成比例。在一些实施方式中，缩放的PMOS晶体管305B可以被缩放以便使得双极晶体管310的基极-发射极电压增大(由此增强左侧电路的基极-发射极电压之间的差异)。
这里，随着温度的增大，双极晶体管310和缩放的双极晶体管310A的基极-发射极电压之间的差异增大。因此，由于电流IP等于双极晶体管310和缩放的双极晶体管310A的基极-发射极电压之间的差异除以电阻器315的电阻(即，IP＝dVbe/R，其中Vbe是指基极-发射极电压，dVbe是指基极-发射极电压之间的差异，并且R是指电阻)，所以电流IP随着温度的增大而增大(即，电流IP具有正温度系数)。在一些实施方式中，由于电阻器315的温度系数的影响，电流IP非线性地增大。然而，如果电流IP被电流镜复制并且被馈送到类似类型的电阻器，则电阻器315的温度系数抵消。如所示出的，运算放大器320可以输出门控电压Vg1，其也依赖于左侧电路的基极-发射极电压并且因此代表IP。如下面描述的，门控电压Vg1可以用来在依赖于温度的偏置组件210的一个或多个其他部分内生成电流IP。
如图3A的右侧部分(本文中称为右侧电路)中示出的，依赖于温度的偏置组件210可以进一步包括如下的组件，它们能够提供用于递送关于传感器205的温度具有负温度系数的参考电流(本文中称为电流IN)的门控电压(Vg2)。换言之，右侧电路提供门控电压以用于递送随着传感器205的温度增大而减小的电流。如所示出的，为了提供Vg2，依赖于温度的偏置组件210可以包括成对的PMOS晶体管355、双极晶体管360、电阻器365、以及运算放大器370。在一些实施方式中，PMOS晶体管355、双极晶体管360、电阻器365、和/或运算放大器370可以具有与依赖于温度的偏置组件210的左侧电路的那些组件(即，左侧电路的非缩放的组件)相类似的特性。
这里，由于单个双极晶体管360的基极-发射极电压随着温度增大而减小(例如，以第一速率)，所以电流IN具有负温度系数。例如，归因于双极晶体管360的温度特性，双极晶体管360的基极-发射极电压随着双极晶体管360的温度的增大而减小。这里，由于电流IN等于双极晶体管360的基极-发射极电压除以电阻器365的电阻(即，IN＝Vbe/R)，所以电流IN随着温度的增大而减小(即，电流IN具有负温度系数)。如所示出的，运算放大器320可以输出门控电压Vg2，其也依赖于右侧电路的双极晶体管360的基极-发射极电压，并且因此代表IN。如下面描述的，门控电压Vg2可以用来在依赖于温度的偏置组件210的一个或多个其他部分内生成电流IN。
图3B是示例电路的示图，该示例电路能够基于由依赖于温度的偏置组件210提供的门控电压来生成依赖于传感器205的温度的参考电流。如图3B中示出的，依赖于温度的偏置组件210可以包括电路，该电路包括缩放的PMOS晶体管的参考集合(例如，PMOS晶体管305P1和PMOS晶体管305N1)、缩放的PMOS晶体管305的限幅(clipping)集合(例如，PMOS晶体管305P2和PMOS晶体管305N2)、电流镜325、以及缩放的电流镜325C。
如所示出的，参考电流(Iref)可以基于将门控电压Vg1和Vg2分别连接到PMOS晶体管305P1和PMOS晶体管305N1而被生成。这里，由PMOS晶体管305P1生成的电流等于以因子P1被缩放的电流IP。这一电流在图3B中被标识为电流P1IP。类似地，由PMOS晶体管305N1生成的电流等于以因子N1被缩放的电流IN。这一电流在图3B中被标识为电流N1IN。在一些实施方式中，缩放因子P1和N1被选择以使得电流P1IP与电流N1IN之间的差异是恒定的而不管温度(即，P1IP与N1IN之间的差异是几乎不依赖于温度的电流)。在一些实施方式中，如下面描述的，参考电流可以减小等于限幅电流(I限幅)的量，并且可以用来控制由接口220提供的接口信号的接口信号特性。
如所示出的，限幅电流可以基于将门控电压Vg1和Vg2分别连接到PMOS晶体管305P2和PMOS晶体管305N2而被生成。这里，由PMOS晶体管305P2生成的电流等于以因子P2被缩放的电流IP。这一电流在图3B中被标识为电流P2IP。类似地，由PMOS晶体管305N2生成的电流等于以因子N2被缩放的电流IN。这一电流在图3B中被标识为电流N2IN。
电流镜325被布置为使得电流N2IN从电流P2IP中被减去，这导致限幅电流被生成。如图3B中示出的，限幅电流可以由缩放的电流镜325C进行镜像以便使得限幅电流从参考电流中被减去。这里，由于电流镜325C不对负电流进行镜像，所以当电流P2IP小于或等于电流N2IN时，没有电流被缩放的电流镜325C镜像(例如，如果P2IP≤N2IN，则I限幅＝0)。相反地，当电流P2IP大于电流N2IN时，正的限幅电流被缩放的电流镜325C镜像(例如，如果P2IP>N2IN，则I限幅＝P2IP-N2IN)。在一些实施方式中，I限幅以因子C(C>1)被缩放以便放大用于从参考电流中减去的限幅电流。
在一些实施方式中，缩放因子P2和N2被选择以使得在特定温度(例如，最大操作温度、最小操作温度)下，电流P2IP等于电流N2IN并且因此随着温度与特定温度越来越不同而越来越大于电流N2IN。换言之，P2和N2可以被选择以使得P2IP与N2IN之间的差异分别随着温度增大或减小到特定温度以上或以下而增大。因此，限幅电流类似地随着温度而增大，由此使得随着传感器205的温度偏离特定温度(例如，因为限幅电流从参考电流中被减去)，参考电流随着增大的温度而减小。特别地，使用无时钟电路或不使用非易失性存储器、随机访问存储器、只读存储器或寄存器，依赖于温度的偏置组件210使得接口信号特性依赖于传感器205的温度，这增加了依赖于温度的偏置组件210的可靠性。依赖于温度的偏置组件210的示例操作在下面关于图4被说明。此外，依赖于温度的偏置组件210的电路复杂度极其低(例如，因为依赖于温度的偏置组件210包括小数目的设备)，因此这些设备可以过大地确定尺寸(oversized)以便增加鲁棒性而没有总体芯片面积的显著增加。在一些实施方式中，保护设备可以被添加到依赖于温度的偏置组件210的供电或敏感元件，以便改进针对ESD或EMC的鲁棒性并且滤除来自另一片上源(例如，其可能已经由于集成电路的超温而发生故障)的串扰。
以这种方式，依赖于温度的偏置组件210可以生成依赖于温度的参考电流。在一些实施方式中，参考电流可以用来修改接口信号特性。例如，通过例如使得由时钟振荡器215生成的时钟的频率由参考电流来决定，参考电流可以用来操作时钟振荡器215。这里，当传感器205的温度达到或变为大于传感器205的最大(或者达到或变为小于最小)操作温度时，依赖于温度的偏置组件210可以被设计以使得接口信号特性在准许范围之外，由此允许控制器250确定传感器205处于超温条件下。
在一些实施方式中，基于参考电流被修改的接口信号特性可以包括接口信号的时钟频率(如上面描述的)、接口信号的电流电平(例如，电流调制的接口的高电流电平或低电流电平)、(例如，标准数字通信接口的)接口信号的电压电平、与接口信号相关联的输出开关电阻(例如，开路漏极或开路集电极开关接口的导通电阻或断开电阻)，等等。
图3A和图3B中示出的组件的数目、布置、和/或类型被提供作为示例。在实践中，与图3A和图3B中示出的那些相比，可以存在附加的组件、更少的组件、不同的组件、不同地布置的组件、和/或不同类型的组件。换言之，图3A和图3B被提供仅作为示例，并且其他实施方式是可能的。
此外，图3A和图3B中示出的两个或更多组件可以被实施在单个组件内，或者图3A或图3B中示出的单个组件可以被实施为多个分布式组件。另外地或替换地，依赖于温度的偏置组件210的组件集合(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由依赖于温度的偏置组件210的另一组件集合执行的一个或多个功能。
图4是关于图3A和图3B所描述的依赖于温度的偏置组件210的示例操作的图形表示。
如图4中通过标有三角形块的线所示出的，依赖于温度的偏置组件210可以生成具有负温度系数的电流(如关于图3A和图3B所描述的电流IN)。如所示出的，电流IN可以从当传感器205的温度约为-50摄氏度(℃)时的约0.8μA减小至当传感器205的温度约为250℃时的约0.3μA。
如图4中通过未标记的线所示出的，依赖于温度的偏置组件210可以生成具有正温度系数的电流(如关于图3A和图3B所描述的电流IP)。例如，如所示出的，电流IP可以从当传感器205的温度约为-50℃时的约0.05μA增大到当传感器205的温度约为250℃时的约0.1μA。
如图4中通过标有方形块的线所示出的，依赖于温度的偏置组件210可以生成限幅电流(如关于图3B所描述的电流I限幅)。如上面描述的，依赖于温度的偏置组件210可以基于电流IP和电流IN来生成限幅电流。如所示出的，并且基于图3A和图3B的配置，I限幅可以等于0.0A直到温度近似等于175℃(例如，传感器205的最大操作温度)。这里，随着温度增大到175℃以上，I限幅可以关于温度而增大。例如，如所示出的，电流I限幅从当传感器205的温度约为175℃时的0.0A增大到当传感器205的温度约为250℃时的0.25μA。这里，如关于图3B所描述的，175℃的温度(即，传感器205的最大操作温度)表示电流P2IP等于电流N2IN的点。
如图4中通过标有圆形块的线所示出的，依赖于温度的偏置组件210可以生成参考电流(如关于图3B所描述的电流Iref)。如所示出的，并且如上面所描述的，参考电流可以是相对不依赖于温度的(例如，大致恒定在1.2μA)直到温度近似等于175℃。这里，随着温度增大到175℃以上，参考电流可以基于限幅电流的减去而减小。例如，如所示出的，参考电流可以从当传感器205的温度约为175℃时的约1.2μA减小至当传感器205的温度约为250℃时的约0.0A。
如上面描述的，参考电流可以用来基于哪个接口220可以操作以将一个或多个接口信号传输到控制器250来修改接口时钟的特性。这里，控制器250可以具有对标识与特性相关联的准许范围的信息的访问，并且基于从接口220接收到接口信号并且将特性与准许范围相比较，可以确定传感器205是否处于超温条件下。
如上面指出的，图4被提供仅作为示例。其他示例是可能的并且可以与关于图4所描述的不同。
图5A-图5D是如本文描述的与传感器205的示例实施方式相关联的图形表示。为了图5A-图5D的目的，假定传感器205能够在最大操作温度范围(例如，图5A中标识的从T最小到T最大的范围)内进行操作，并且假定传感器205被设计为具有作为最大操作温度范围的子范围的正常操作温度范围(例如，图5A中标识的从T低到T高的范围)。这里，当传感器205的温度在最大操作温度范围之外时，传感器205的一些组件(例如，感测功能245)的操作可能不可靠，而当传感器205的温度在正常操作温度范围之内时，传感器205的组件的操作被保证。
图5A是传感器205的第一示例操作的图形表示。如图5A中示出的，由接口220提供的接口信号的时钟频率被保证为落在准许的时钟频率范围内(例如，为了实现监测的接口定时要求)，而传感器205的温度在正常操作温度范围内。在一些实施方式中，接口220可以基于由时钟振荡器215提供的接口时钟来提供接口信号，如上面描述的，其基于由依赖于温度的偏置组件210提供的依赖于温度的参考电流而变化。
如图5A中进一步示出的，随着传感器205的温度增大，接口信号的时钟频率也可以增大。如所示出的，随着传感器205的温度朝向T最大增大，时钟频率可能在准许的时钟频率范围之外(例如，超过上限)。图5A的左右曲线和暗矩形表示依赖于温度的时钟频率，其考虑到依赖于温度的偏置组件210和/或时钟振荡器215的制造公差。如所示出的，当传感器205的温度大于或等于T最大时，时钟频率应当被保证为在准许的时钟频率范围之外。如上面描述的，控制器250可以监测接口信号的时钟频率，由此允许基于接口信号的特性而可靠地确定传感器205是否处于超温条件下。
如图5A中示出的，在一些实施方式中，传感器205可以被设计为使得时钟频率随着温度增大而进一步增大到高于准许的时钟频率范围的上限，并且使得随着传感器205的温度进一步移动到高于最大操作温度范围，时钟频率的变化速率(每温度变化)更加指数地增大。这样的配置是有益的，因为时钟频率将返回到准许的时钟频率范围的概率为低，即使在时钟振荡器215失效的情况下。
图5B是传感器205的第二示例操作的图形表示。为了图5B的目的，假定传感器205的依赖于温度的偏置组件210如上文关于图5A所描述地进行操作。进一步地，假定传感器205包括能够在最大操作温度范围内操作的温度传感器230和超温安全组件240。
如图5B中示出的，并且如被标记有“超温精确检测保证范围”的框所指示的，传感器205可以被配置为当传感器205的温度超过检测门限(例如，Tdet)时启用安全机制。这里，在最大操作温度范围内，温度传感器230和超温安全组件240的操作可以被保证。然而，如被标记有“超温精确检测降低(brownout)范围”的阴影区域所指示的，在处于或高于T最大，温度传感器230和/或超温安全组件240的操作可能不被保证。如上面关于图5A所描述的，当传感器205的温度大于或等于T最大时，时钟频率应当被保证在准许的时钟频率范围之外。因此，如上面描述的，控制器250可以可靠地确定传感器205是否处于超温条件下，即使是在温度传感器230和/或超温安全组件240的失效的情况下。在一些实施方式中，当传感器205的温度接近或达到T最大时，超温安全组件240可以触发由控制器250对接口信号特性的监测。这里，接口信号特性的监测的触发是超温安全组件240可以启用的另一安全机制的示例。
在一些实施方式中，与检测门限相关联的制造公差可以窄于与最大温度门限相关联的制造公差。另外地或替换地，与检测门限相关联的制造公差可以通过传感器205的非易失性存储器中存储的校准设置而被减小。
如上面指出的，图5A和图5B被提供仅作为示例，并且其他示例是可能的并且可以不同于关于图5A和图5B所描述的。例如，虽然图5A和图5B在能够使得时钟频率随着增大的温度而增大的传感器205的上下文中被描述，但是在一些实施方式中，传感器205可以被配置为使得时钟频率随着增大的温度而减小。图5C是能够使得时钟频率随着增大的温度而减小的传感器205的示例操作的图形表示。
作为另一示例，虽然图5A和图5B在能够检测由超过最大温度(例如，T最大)的温度造成的超温条件的传感器205的上下文中被描述，但是在一些实施方式中，传感器205可以能够检测(例如，而不是，或附加于由最大温度造成的超温条件)由小于最小温度(例如，T最小)的温度造成的欠温条件。图5D是能够检测(附加于由最大温度造成的超温条件)由小于最小温度的温度造成的超温条件的传感器205的示例操作的图形表示。
本文描述的实施方式提供了一种传感器，其被配置为基于传感器的温度来修改由传感器通信接口提供的信号的特性(即，传感器可以偏置信号)。这里，当传感器的温度达到或超过传感器的门限(例如，最大、最小)操作温度时，信号的特性的修改被保证以使得特性在与特性相关联的准许范围之外。信号的特性被监测，由此允许可靠地确定传感器是否处于超温条件下，即使是在传感器的温度达到或超过门限操作温度时。
如本文使用的，术语超过可以是指关于最大操作温度或最小操作温度的温度(即，相对于最大操作温度的超过意指大于最大操作温度的温度，并且相对于最小操作温度的超过意指小于最小操作温度的温度)。
前述公开提供了说明和描述，但是不意图是穷举性的或将实施方式限制为所公开的精确形式。修改和变化鉴于上述公开是可能的或者可以从实施方式的实践中获取。
如本文使用的，术语组件意图被宽泛地解释为硬件、固件、和/或硬件和软件的组合。
即使权利要求中记载和/或说明书中公开了特征的特定组合，但是这些组合不意图限制可能实施方式的公开。事实上，这些特性中的许多特征可以按照权利要求中未具体记载和/或说明书中未具体公开的方式被组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接从属于仅一个权利要求，但是可能的实施方式的公开包括每个从属权利要求组合权利要求组中的每个其他权利要求。
本文使用的元件、动作或指令不应当被解释为是关键或必需的，除非明确地如此描述。此外，如本文使用的，冠词“一”和“一种”意图包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。此外，如本文使用的，术语“集合”意图包括一个或多个项目(例如，相关项目，不相关项目，相关项目和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”可互换地使用。在意图仅一个项目的场合，使用术语“一个”或类似语言。此外，如本文使用的，术语“具有”、“拥有”、“所有”等意图是开放式术语。进一步地，短语“基于”意图表示“至少部分地基于”，除非另有明确地陈述。

Claims (20)

1.一种传感器，包括：
一个或多个组件，用于：
偏置信号以具有特性，
所述信号的所述特性依赖于所述传感器的温度以使得当所述传感器的温度满足温度门限时，所述信号的所述特性在与所述特性相关联的准许范围之外，
所述温度门限与所述传感器的操作温度范围相关联；以及
提供具有所述特性的所述信号。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述信号被提供到控制器用于所述特性的监测，
所述控制器连接到所述传感器。
3.根据权利要求1所述的传感器，其中所述信号的所述特性包括时钟频率、电流电平、电压电平、或输出开关电阻。
4.根据权利要求1所述的传感器，其中当所述传感器的温度在所述操作温度范围之外时的所述特性的温度依赖性大于当所述温度不在所述操作温度范围之外时的所述特性的温度依赖性，
所述温度依赖性是每温度变化的特性变化的速率。
5.根据权利要求1所述的传感器，其中所述信号使用无时钟电路或者不使用非易失性存储器、随机访问存储器、只读存储器、或寄存器而被偏置。
6.根据权利要求1所述的传感器，其中所述温度门限是第一温度门限，并且其中所述一个或多个组件进一步用于：
确定所述传感器的温度；
确定所述传感器的温度满足第二温度门限；以及
基于确定所述传感器的温度满足所述第二温度门限来启用与所述传感器相关联的安全机制。
7.根据权利要求6所述的传感器，其中与所述第二温度门限相关联的制造公差窄于与所述第一温度门限相关联的制造公差。
8.根据权利要求6所述的传感器，其中与所述第二温度门限相关联的制造公差通过非易失性存储器中存储的校准设置被减小。
9.根据权利要求6所述的传感器，其中所述第一温度门限比所述第二温度门限更接近于所述传感器的最大操作温度。
10.根据权利要求6所述的传感器，其中所述一个或多个组件可操作为确定温度并且当温度在包括所述第一温度门限的温度范围中时启用所述安全机制。
11.根据权利要求6所述的传感器，其中所述一个或多个组件在启用所述安全机制时用于：
去激活所述传感器的通信接口；
传输警告消息；
引发错误标志；或者
触发所述信号的所述特性的监测。
12.根据权利要求6所述的传感器，其中所述一个或多个组件在启用所述安全机制时用于：
基于确定所述传感器的温度满足所述第二温度门限来使得所述信号的所述特性在所述准许范围之外。
13.一种感测设备，包括：
一个或多个组件，用于：
偏置信号以使得所述信号的特性依赖于所述感测设备的温度，
所述信号的所述特性被偏置以使得当所述感测设备的温度满足温度门限时，所述特性在与所述特性相关联的准许范围之外；以及
向控制器提供所述信号用于所述信号的所述特性的监测。
14.根据权利要求13所述的感测设备，其中所述信号的所述特性包括时钟频率、电流电平、电压电平、或输出开关电阻。
15.根据权利要求13所述的感测设备，其中所述温度门限是第一温度门限，并且其中所述一个或多个组件进一步用于：
确定所述感测设备的温度；
确定所述感测设备的温度满足第二温度门限，
所述第二温度门限小于所述第一温度门限；以及
基于确定所述感测设备的温度满足所述第二温度门限来启用与所述感测设备相关联的安全机制。
16.根据权利要求15所述的感测设备，其中所述一个或多个组件在启用所述安全机制时用于：
基于确定所述感测设备的温度满足所述第二温度门限来使得所述信号的所述特性在所述准许范围之外。
17.一种设备，包括：
依赖于温度的偏置组件，用于：
使信号被偏置以使得所述信号的特性依赖于所述设备的温度，
所述信号的所述特性被偏置以使得当所述设备的温度满足温度门限时，所述特性在与所述特性相关联的准许范围之外，
所述准许范围与由所述设备的通信接口实施的通信协议相关联；以及
所述通信接口，用于：
提供所述信号以准许所述信号的所述特性的监测。
18.根据权利要求17所述的设备，其中所述依赖于温度的偏置组件进一步用于：
提供参考信号，所述参考信号使得与所述通信接口相关联的接口时钟依赖于所述传感器的温度；以及
其中所述依赖于温度的偏置组件在使得所述信号被偏置时用于：
基于提供所述参考信号来使得所述信号被偏置。
19.根据权利要求17所述的设备，其中所述温度门限是第一温度门限，并且其中所述设备进一步包括超温安全组件，所述超温安全组件用于：
确定所述设备的温度；
确定所述设备的温度满足第二温度门限，
所述第二温度门限不同于所述第一温度门限；以及
基于确定所述设备的温度满足所述第二温度门限来启用与所述设备相关联的安全机制。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述超温安全组件在启用所述安全机制时用于以下中的至少一项：
去激活所述设备的通信接口；
向控制器传输警告消息；
在去往所述控制器的消息中引发错误标志；
触发由所述控制器对所述信号的所述特性的监测；或者
使得所述信号的所述特性在所述准许范围之外。
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