CN109269655B - 温度感测电路及其校正方法 - Google Patents
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Abstract
一种温度感测电路的校正方法，其包括：设定一正比绝对温度电路的电流增益为第一值、接收正比绝对温度电路于电流增益为第一值时所产生的一第一输出电压、设定正比绝对温度电路的电流增益为第二值、接收正比绝对温度电路于电流增益为第二值时所产生的一第二输出电压、依据第一值、第二值、第一输出电压与第二输出电压计算一变化斜率，以及根据一标准斜率与变化斜率调整正比绝对温度电路的电压增益。
Description
技术领域
本发明涉及一种正比绝对温度(proportional to absolute temperature，PTAT)电路，特别是一种温度感测电路及其校正方法。
背景技术
就集成电路(Integrated Circuit，IC)而言，温度的变化会影响集成电路的操作点和运算速度。例如，在高温的环境下，集成电路的特性随着温度而改变，进而使集成电路的运算速度和可靠度降低。因此，对于低成本但高性能的温度感测器的需求便因此产生。
一种温度感测器，其是利用正比绝对温度(PTAT)电路来产生温度指示信号。为了提高PTAT电路对温度检测的准确度，PTAT电路需进行校正程序，以使其温度对电压的特性曲线符合标准曲线。现行的校正方法是采用调制环境温度，即通过不同的二环境温度校正PTAT电路。然而，随着温度检测的准确度需求提高，而校正程序所需的测试时间也必须增加。
发明内容
在一些实施例中，一种温度感测电路的校正方法，其包括：设定一正比绝对温度电路的电流增益为第一值、接收正比绝对温度电路于电流增益为第一值时所产生的一第一输出电压、设定正比绝对温度电路的电流增益为第二值、接收正比绝对温度电路于电流增益为第二值时所产生的一第二输出电压、依据第一值、第二值、第一输出电压与第二输出电压计算一变化斜率，以及根据一标准斜率与变化斜率设定正比绝对温度电路的电压增益。
在一实施例中，一种温度感测电路，其包括：一正比绝对温度电流源、一电流放大器、一电流对电压转换器、一可编程增益放大器以及一校正单元。电流放大器耦接正比绝对温度电流源。电流对电压转换器耦接电流放大器。可编程增益放大器耦接电流对电压转换器。校正单元耦接电流放大器与可编程增益放大器。正比绝对温度电流源输出一温变电流。电流放大器基于一电流增益放大温变电流。电流对电压转换器根据放大后的温变电流输出一温变电压。可编程增益放大器基于一电压增益放大温变电压成一输出电压。校正单元分别取得在同一环境温度下电流增益在一第一值与一第二值时二输出电压，依据第一值、第二值与二输出电压计算一变化斜率、根据标准斜率与变化斜率调整电压增益。
综上所述，根据本发明的温度感测电路及其校正方法能提高温度检测的准确度并且能相对减少校正程序的测试时间。此外，根据本发明的温度感测电路及其校正方法能在单一环境温度下进行较精准的校正程序，例如，其能在直接常温下执行。
附图说明
图1为根据本发明一实施例的温度感测电路的示意图。
图2为根据本发明一实施例的温度感测电路的校正方法的流程图。
图3为变化斜率的范例的示意图。
图4为根据本发明另一实施例的温度感测电路的示意图。
附图标记说明：
10 正比绝对温度(PTAT)电路 20 校正单元
110 正比绝对温度电流源 130 电流放大器
150 电流对电压转换器 170 可编程增益放大器
190 模拟数字转换器 Gr电压增益
G1 第一值 G2 第二值
V1 输出电压 V2 输出电压
m1 变化斜率 m2 标准斜率
T0 室温 T1 其他温度
S01 设定正比绝对温度(PTAT)电路的电流增益为第一值
S02 接收PTAT电路于电流增益为第一值时所产生的第一输出电压
S03 设定PTAT电路的电流增益为第二值
S04 接收电时PTAT电路于流增益为第二值所产生的第二输出电压
S05 依据第一值、第二值、第一输出电压与第二输出电压计算一变化斜率
S06 根据一标准斜率与变化斜率调整PTAT电路的电压增益
具体实施方式
图1为根据本发明一实施例的温度感测电路的示意图。参照图1，温度感测电路包括：一正比绝对温度(PTAT)电路10以及一校正单元20。PTAT电路10包括一正比绝对温度电流源110、一电流放大器130、一电流对电压转换器150以及一可编程增益放大器170。正比绝对温度电流源110、电流放大器130、电流对电压转换器150与可编程增益放大器170按序耦接。校正单元20耦接电流放大器130与可编程增益放大器170。于此，正比绝对温度电流源110的输出端耦接电流放大器130的输入端。电流放大器130的输出端耦接电流对电压转换器150的输入端。电流对电压转换器150的输出端耦接可编程增益放大器170的输入端。校正单元20耦接电流放大器130的控制端、可编程增益放大器170的输出端与可编程增益放大器170的控制端。
正比绝对温度电流源110相应环境温度输出一温变电流。电流放大器130以一电流增益放大温变电流。电流对电压转换器150根据放大后的温变电流输出一温变电压。可编程增益放大器170以一电压增益放大温变电压成一输出电压。其中，正比绝对温度电流源110、电流放大器130、电流对电压转换器150以及可编程增益放大器170的电路架构及其原理为本领域通常知识者所熟知，故不再赘述。
图2为根据本发明一实施例的温度感测电路的校正方法的流程图。图3为变化斜率的范例的示意图。参照图1及图2，在校正程序下，校正单元20设定电流放大器130的电流增益为第一值G1(步骤S01)，并接收PTAT电路10于电流增益为第一值G1时所产生的输出电压(以下称第一输出电压V1)，即可编程增益放大器170的输出(步骤S02)。接着，校正单元20再将电流放大器130的电流增益改设定为第二值G2(步骤S03)，并接收PTAT电路10于电流增益为第二值G2时所产生的输出电压(以下称第一输出电压V2)(步骤S04)。然后，校正单元20依据第一值G1、第二值G2、第一输出电压V1与第二输出电压V2计算一变化斜率m1(步骤S05)，并且根据一标准斜率m2与变化斜率m1设定可编程增益放大器170的电压增益Gr(步骤S06)，如图3所示。其中，第一值G1不同于第二值G2。变化斜率m1是指输出电压随着电流增益变化的线性曲线的斜率。
于此，至少步骤S01至步骤S04是在同一环境温度下执行。在一些实施例中，整个校正程序可都在同一环境温度下执行。其中，环境温度可为室温T0，但本发明不限于此。依实际应用，环境温度亦可为其他温度T1。
在步骤S06的一实施例中，校正单元20会比较标准斜率m2与变化斜率m1。于标准斜率m2与变化斜率m1不相符时，校正单元20会调整可编程增益放大器170的电压增益Gr。在一些实施例中，于变化斜率m1大于标准斜率m2时，校正单元20可调降可编程增益放大器170的电压增益Gr。于变化斜率m1小于标准斜率m2时，校正单元20可调升可编程增益放大器170的电压增益Gr。
在一些实施例中，校正单元20可采取步进式的调整方式。换言之，校正单元20每次调整可编程增益放大器170的电压增益Gr一既定单位(如，一个档位或特定db)。并且，在校正单元20相应标准斜率m2与变化斜率m1的比较结果调整电压增益Gr后，校正程序则再重复执行步骤S01至步骤S06，以判断新的变化斜率m1是否符合标准斜率m2。若不符合，校正单元20则再相应调整一既定单位。若符合，则完成校正程序。
在另一实施例中，校正单元20可储存有标准斜率m2与变化斜率m1的差异相关于电压增益Gr的对照表。于标准斜率m2与变化斜率m1不相符时，校正单元20则基于标准斜率m2与变化斜率m1的差异从对照表取得对应的电压增益Gr的调整值，并且得到的调整值设定可编程增益放大器170的电压增益Gr。
在又一实施例中，校正单元20可储存有标准斜率m2与变化斜率m1的差异相关于电压增益Gr的演算法。于标准斜率m2与变化斜率m1不相符时，校正单元20则基于标准斜率m2与变化斜率m1的差异利用演算法计算出对应的电压增益Gr的调整值，并且计算出的调整值设定可编程增益放大器170的电压增益Gr。
在一些实施例中，校正单元20可内建或外接有一储存单元(图未示)。此储存单元能储存执行校正程序所需的信息，如，标准斜率m2(及上述的对照表或演算法)等。其中，储存单元可由一个或多个存储器实现。
在一实施例中，PTAT电路10可为模拟输出，例如输出可编程增益放大器170所产生的输出电压。
在另一实施例中，PTAT电路10可为数字输出。
图4为根据本发明一实施例的温度感测电路的示意图。参照图4，PTAT电路10可还包括一模拟数字转换器190。模拟数字转换器190的输入端耦接可编程增益放大器170的输出端。模拟数字转换器190接收可编程增益放大器170所产生的输出电压并产生对应输出电压的数字信号D。举例来说，模拟数字转换器190将可编程增益放大器170所产生的输出电压转换为数字信号D。其中，可编程增益放大器170的电路架构及其原理为本领域通常知识者所熟知，故不再赘述。
在一些实施例中，校正单元20可由信号处理电路、微控制器等元件实现。换言之，本发明实施例的温度感测电路的校正方法能以硬件搭配软件或固件来实现。
综上所述，根据本发明的温度感测电路及其校正方法能提高温度检测的准确度并且能相对减少校正程序的测试时间。此外，根据本发明的温度感测电路及其校正方法能在单一环境温度下进行较精准的校正程序，例如，其能在直接常温下执行。
Claims (9)
1.一种温度感测电路的校正方法，
该温度感测电路包括一正比绝对温度电路和一校正单元，其中该正比绝对温度电路包括按序耦接的一正比绝对温度电流源、一电流放大器、一电流对电压转换器和一可编程增益放大器，并且其中该校正单元耦接该电流放大器与该可编程增益放大器，
该温度感测电路的校正方法包括：
设定该正比绝对温度电路的电流增益为一第一值；
接收该正比绝对温度电路于该电流增益为该第一值时所产生的一第一输出电压；
设定该正比绝对温度电路的该电流增益为一第二值；
接收该正比绝对温度电路于该电流增益为该第二值时所产生的一第二输出电压，其中该第一输出电压与该第二输出电压是在同一环境温度下产生；
依据该第一值、该第二值、该第一输出电压与该第二输出电压计算一变化斜率；以及
根据一标准斜率与该变化斜率设定该正比绝对温度电路的电压增益。
2.如权利要求1所述的温度感测电路的校正方法，其中接收该正比绝对温度电路于该电流增益为该第一值时所产生的该第一输出电压的步骤包括：
相应一环境温度输出一温变电流；
以该电流增益放大该温变电流；
根据放大后的该温变电流输出一温变电压；以及
以该电压增益放大该温变电压成该第一输出电压。
3.如权利要求1所述的温度感测电路的校正方法，其中接收该正比绝对温度电路于该电流增益为该第二值时所产生的该第二输出电压的步骤包括：
相应一环境温度输出一温变电流；
以该电流增益放大该温变电流；
根据放大后的该温变电流输出一温变电压；以及
以该电压增益放大该温变电压成该第二输出电压。
4.如权利要求1所述的温度感测电路的校正方法，其中该环境温度为室温。
5.如权利要求1所述的温度感测电路的校正方法，其中该变化斜率为输出电压随着电流增益变化的线性曲线的斜率。
6.一种温度感测电路，包括：
一正比绝对温度电流源，输出一温变电流；
一电流放大器，耦接该正比绝对温度电流源，基于一电流增益放大该温变电流；
一电流对电压转换器，耦接该电流放大器，根据放大后的该温变电流输出一温变电压；
一可编程增益放大器，耦接该电流对电压转换器，基于一电压增益放大该温变电压成一输出电压；
一校正单元，耦接该电流放大器与该可编程增益放大器，分别取得在同一环境温度下该电流增益在一第一值与一第二值时的两个所述输出电压，依据该第一值、该第二值与所述两个输出电压计算一变化斜率、根据一标准斜率与该变化斜率调整该电压增益。
7.如权利要求6所述的温度感测电路，还包括：
一模拟数字转换器，耦接该可编程增益放大器，接收该输出电压并产生对应该输出电压的一数字信号。
8.如权利要求6所述的温度感测电路，其中该环境温度为室温。
9.如权利要求6所述的温度感测电路，其中该变化斜率为输出电压随着电流增益变化的线性曲线的斜率。
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