CN110034728A - 用于芯片外温度的准确测量的系统、装置和方法 - Google Patents

用于芯片外温度的准确测量的系统、装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于芯片外温度的准确测量的系统、装置和方法。在实施例中，一种集成电路包括：被耦合在供给电压节点和分配器节点之间的开关电容器，其中在集成电路外部的热敏电阻器将耦合到所述分配器节点；模拟至数字转换器（ADC），其耦合到所述分配器节点，用以接收分配器节点处的电压并且基于其而生成数字值；以及控制器，其耦合到ADC，用以至少部分地基于所述数字值来确定与热敏电阻器相关联的温度。

Description

用于芯片外温度的准确测量的系统、装置和方法
技术领域
本发明涉及用于芯片外温度的准确测量的系统、装置和方法。
背景技术
许多电子组件遭受随着温度的在性能方面的变化。在包括无线通信系统的许多系统中，典型地，晶体振荡器用于生成基准时钟信号，所述基准时钟信号要被提供到无线接收器和发射器电路的电路。然而，常规的晶体振荡器具有随着温度的振荡频率漂移。当使用不昂贵的标准晶体振荡器的时候，这限制给定解决方案的操作温度范围。在工业中，用于实现较宽操作温度范围的普及的变通方案是使用昂贵的温度补偿晶体振荡器（TCXO）来克服温度效应。
用于补偿温度变化的另一技术是通过多个电阻器来测量温度，所述多个电阻器被可控地切换到经受测量的设备。然而，这些技术是复杂的并且要求发生许多校准，从而不必要地增加测量的费用、复杂性和时间。
发明内容
在一个方面中，一种集成电路包括：被耦合在供给电压节点和分配器（divider）节点之间的开关电容器，其中在集成电路外部的热敏电阻器将耦合到分配器节点；模拟至数字转换器（ADC），其耦合到分配器节点，用以接收分配器节点处的电压并且基于其而生成数字值；以及控制器，其耦合到ADC，用以至少部分地基于数字值来确定与热敏电阻器相关联的温度。
在实施例中，所述控制器用于至少部分地基于所述数字值以及被提供到供给电压节点的供给电压的值来计算热敏电阻器的电阻。所述控制器可以此外基于开关电容器的等效电阻来计算热敏电阻器的电阻。该等效电阻可以基于开关电容器的电容以及开关电容器的开关的频率。
在实施例中，所述集成电路可以此外包括频率合成器，用以生成第一时钟信号。该频率合成器可以从被耦合到集成电路的振荡器接收输入时钟信号，并且通过使用输入时钟信号来生成第一时钟信号。所述控制器可以基于与热敏电阻器相关联的温度来补偿振荡器的温度变化，所述热敏电阻器热耦合到振荡器。所述集成电路可以此外包括分频器，用以基于从振荡器接收的第一时钟信号来生成开关频率。所述集成电路还可以包括温度传感器，用以测量集成电路的温度。进而，所述控制器可以控制分频器，用以至少部分地基于集成电路的温度来生成开关频率。所述控制器可以使得开关电容器的等效电阻被更新，如果分配器节点处的电压在预定范围之外的话。所述控制器可以使得开关电容器的等效电阻至少大体上追踪热敏电阻器的电阻。所述控制器，至少部分地基于温度，可以控制振荡器的电容以补偿振荡器的温度变化。所述集成电路可以此外包括选择电路，用以选择性地将集成电路外部的多个热敏电阻器耦合到分配器节点。
在另一方面中，一种方法包括：通过半导体管芯的控制器而控制第一开关和第二开关来以第一开关频率操作，用于使得被适配在半导体管芯上的开关电容器可切换地耦合在第一节点和第二节点之间；将热敏电阻器耦合到第二节点，所述热敏电阻器在半导体管芯外部；当热敏电阻器被耦合到第二节点的时候，测量第二节点处的电压；通过控制器、基于第一节点的电压、第二节点处的电压以及开关电容器的电阻来计算热敏电阻器的电阻；以及通过控制器、使用热敏电阻器的电阻来确定热敏电阻器的温度。
在实施例中，所述方法此外包括确定半导体管芯的温度并且至少部分地基于其而将第一开关频率改变成第二开关频率。所述方法可以此外包括基于热敏电阻器的温度来补偿耦合到半导体管芯的振荡器的频率漂移，所述振荡器与热敏电阻器热耦合。
在另一方面中，一种系统包括：天线，其用于接收射频（RF）信号并且将射频（RF）信号提供到包括无线收发器的集成电路；晶体振荡器，其用于将基准时钟信号提供到集成电路；热敏电阻器，其与所述晶体振荡器热耦合；以及集成电路。在实施例中，所述集成电路可以包括：频率合成器，其用于接收基准时钟信号并且通过使用所述基准时钟信号而生成一个或多个时钟信号；被耦合在供给电压节点和分配器节点之间的开关电容器，所述热敏电阻器将耦合到所述分配器节点；以及被耦合到所述分配器节点的控制器，其中所述控制器用于至少部分地基于分配器节点处的电压来确定与热敏电阻器相关联的温度，并且至少部分地基于与热敏电阻器相关联的温度来补偿基准时钟信号的频率漂移。
在实施例中，所述控制器用于基于分配器节点处的电压、被提供到供给电压节点的供给电压的值、以及开关电容器的等效电阻来计算热敏电阻器的电阻，所述开关电容器的等效电阻基于开关电容器的电容以及开关电容器的开关的频率，其中所述控制器用于至少部分地基于集成电路的温度来控制开关的频率。所述控制器可以动态地控制晶体振荡器的负载电容以补偿频率漂移。
附图说明
图1A是根据实施例的系统的框图。
图1B是根据另一实施例的系统的框图。
图2是根据实施例的开关电容器的示意图。
图3是根据实施例的方法的流程图。
图4是根据实施例的另一方法的流程图。
图5是一系列曲线，其各自关联着针对开关电容器的不同开关频率设定的、随温度的所测量电压的斜率。
图6是根据实施例的系统的框图。
具体实施方式
在各种实施例中，一种集成电路可以包括作为测量电路的部分的开关电容器，所述测量电路用于测量在集成电路外部的一个或多个位置处的温度或其他环境条件。更具体地，实施例可以用于测量与集成电路位于同一处（例如被适配在公共电路板上）的另一组件的温度，所述另一组件诸如晶体振荡器。然而，在其他实施例中，一种具有如本文中所描述的测量电路的集成电路可以用于测量诸如空调系统、工业控制系统或之类的不同组件之类的其他远程定位的组件的温度或其他操作条件。
更具体地，开关电容器可以耦合到热敏电阻器，所述热敏电阻器位于集成电路外部。至少部分地基于将热敏电阻器耦合到开关电容器的节点处的电压，可以确定热敏电阻器的电阻值。进而，该电阻值可以用于确定热敏电阻器的位置处的温度。实施例可以使热敏电阻器与晶体振荡器相关联（例如热耦合）。至少部分地基于所确定的温度，可以将温度补偿应用到集成电路的频率合成器，其使用由晶体振荡器生成的时钟信号。进而，频率合成器可以从晶体振荡器接收时钟信号，并且通过使用所述时钟信号来生成一个或多个时钟信号以用于在集成电路内的内部使用。当然，在诸如用于感测应用的其他实现方式中，所确定的温度可以简单地被报告给消费实体，诸如HVAC或工业控制系统的控制电路。
实施例可以特别适合用于确定芯片外晶体振荡器的温度。在许多系统中，这样的振荡器、特别是不昂贵的振荡器可以具有陡的温度系数，其中在近似-40°摄氏度（C）到125℃的热操作范围上，+/-百万分之（PPM）50的变化是可能的。这样的变化可违反至少某些无线通信协议的频率容差。照此，实施例可以提供相对高准确性的热测量（例如在+/- 1℃内），用以标识晶体振荡器的温度并且基于其而对变化进行补偿。
现在参考图1A，示出的是根据实施例的系统的框图。如图1A中所示出的，系统100可以是范围从物联网（IoT）设备、工业控制系统或之类的任何类型的计算系统的至少一部分。如所图示的，系统100包括集成电路110。集成电路110包括半导体管芯112。虽然仅仅示出了单个半导体管芯，但是理解到，给定的集成电路110可以包括多于一个这样的管芯。在本文中的各种实施例中，集成电路110可以包括无线电路用以充当无线收发器，诸如WiFi™收发器、Bluetooth™收发器、Zigbee™收发器或之类的。
为了执行如本文中所描述的温度测量的目的，外部热敏电阻器R1，其热耦合到晶体振荡器180——另一芯片外组件，经由引脚1151和焊盘1201而耦合到分配器节点124，开关电容器C2耦合到所述分配器节点124。作为示例，晶体振荡器180可以完全被实现在芯片外。在其他情况中，可以利用芯片外晶体来形成晶体振荡器，所述芯片外晶体进而耦合到芯片上组件，包括负载电容和放大器，其与晶体共同地形成晶体振荡器。为了讨论的目的，假定图1A涉及具有芯片外晶体振荡器的实现方式。理解到，虽然被示意性地示出为可编程电阻器，但是在一个实施例中，开关电容器C2被实现为金属-氧化物-金属（MOM）开关电容器，其细节在以下进一步被描述。当然，其他电容器类型是可能的。如所图示的，开关电容器C2耦合在分配器节点124与供给电压节点122之间。照此，芯片外热敏电阻器R1与芯片上开关电容器C2的串联组合充当分压器。本质上，该分压器利用起上拉电阻器的作用的开关电容器C2与起下拉电阻器的作用的热敏电阻器R1来被实现。基于这两个电阻的比率，在分配器节点124处提供所感测的电压。注意到，电容器C1也可以耦合到分配器节点124。电容器C1可以是RC滤波器的部分，所述RC滤波器用于在到模拟至数字转换器（ADC）130的输入之前减小开关纹波。理解到，虽然在图1A的实施例中以该高层级被示出，但是许多变化和可替换方案是可能的。
存在于分配器节点124处的电压被耦合到ADC 130，所述ADC 130对值进行数字化。在实施例中，ADC 130可以被实现为12位ADC。当然，在其他实施例中，可以存在不同的分辨率。作为示例，ADC 130可以被实现为sigma-delta转换器；然而，其他ADC架构是可能的。注意到，在实施例中，ADC 130可以是所谓的辅助ADC，所述辅助ADC被适配在集成电路110内以使各种传入的模拟信号数字化。为此，诸如复用器之类的选择电路，其为了易于图1A中图示而没有被示出，可以被耦合在分配器节点124与ADC 130的输入之间。当被适当地控制以执行如本文中所描述的温度感测的时候，该选择电路可以将分配器节点124处的电压路由到ADC 130。在操作的其他阶段中，诸如源自芯片上或芯片外的各种源（诸如源自一个或多个传感器）的其他模拟电压可以代替地被提供到ADC 130。注意到，利用12位ADC，存在足够的粒度来检测准确的温度改变。更具体地，利用本文中所描述的准确测量电路，单个摄氏度的温度改变可以由电压中的相对小的改变（例如大约10或更多毫伏（mV））来表示，其中这样的改变由ADC 130准确地测量。
如所看到的，表示节点124处的电压的经数字化的值从ADC 130被提供到微控制器140。在实施例中，微控制器140可以是硬件处理电路，所述硬件处理电路被配置成执行指令，包括用于执行本文中所描述的温度测量和补偿功能的指令。在实施例中，微控制器140，基于该数字化的值、供给电压本身的度量（其也可以被ADC 130采样）、以及开关电容器C2的等效电阻，可以确定热敏电阻器R1的电阻。
注意到，热敏电阻器R1处的环境温度和集成电路110内的内部温度（或多个温度）可以是无关联的。例如，热敏电阻器R1可以与晶体振荡器180相关联，所述晶体振荡器180可以在相对稳定的温度值下操作，使得热敏电阻器R1的温度依赖于其位置处的环境温度，而不是晶体振荡器180的操作活动。相反，集成电路110可以包括各种高功耗设备、诸如一个或多个功率放大器，其当在传送操作期间活动的时候，可使得局部管芯温度迅速上升（并且在关机的时候下落）而没有对热敏电阻器R1的任何热影响（并且反之亦然）。
照此，实施例使得能够以与集成电路110内的实际温度改变独立的方式准确测量集成电路110外部的位置处的温度。也就是说，开关电容器C2跨所有操作条件可以是大体上温度稳定的。此外，该开关电容器的等效电阻可以被动态地控制以被维持成与芯片外热敏电阻器R1的电阻至少近似一致，从而使得能够做出准确的温度测量。情况就是这样，因为在典型的实现方式中，热敏电阻器R1的电阻可随温度显著地变化。作为一个这样的示例，在近似-40℃到125℃的热范围上，热敏电阻器R1的电阻可以从近似4百万欧姆（MΩ）变化到近似2.6千欧姆（kΩ）。在不使用如本文中的提供可控电阻的开关电容器的情况下，测量准确性将受损。也就是说，如果代替于开关电容器C2而将使用固定的电阻器，则随着温度在这两个电阻器的值之间的宽的变化将会使测量准确性降级。
实施例因而在没有对测量电路本身的多个校准或随温度的多个校准（或跨温度的测量准确性的降级）的情况下提供在宽温度范围上对热敏电阻器的电阻的更准确测量。注意到，利用该温度稳定的开关电容器，可以在没有运行时校准的情况下发生温度感测。也就是说，开关电容器C2可以在单个温度点下被校准仅仅一次，例如在制造测试期间。开关电容器C2在其测试温度（例如环境温度）下的结果得到的等效电阻于是可以被存储在集成电路110内，以用于如本文中所描述的使用。然而，注意到，如本文中进一步描述的，为了使得能够做出准确的温度测量，开关电容器C2的等效电阻可以在操作期间随着集成电路110本身的温度（以及还有热敏电阻器R1的温度）变化而动态地改变。
此外参考图1A，注意到，微控制器140可以基于分配器节点124处的以上描述的电压、供给电压、以及开关电容器C2的等效电阻而计算热敏电阻器R1的电阻。进而，该所确定的电阻可以用于确定热敏电阻器R1（以及因而其热耦合的晶体振荡器180）的温度。在实施例中，微控制器140可以访问非易失性存储器150，所述非易失性存储器150维持一个表，该表将（外部热敏电阻器的）电阻值与对应的温度相关联。照此，通过将热敏电阻器电阻用作索引，非易失性存储器150中的该表内的对应条目可以被访问以标识给定的温度。并且进而，在本文中的实现方式中，集成电路110的无线电部分的频率合成器160可以通过从微控制器140发送到频率合成器160的控制信号而被控制，以提供针对从晶体振荡器180接收的输入时钟信号中由于所述晶体振荡器180的温度所致的变化（频率漂移）的温度补偿。
因而通过使用实施例，在系统100内可以使用相对低成本的外部晶体振荡器180，从而避免对与温度补偿晶体振荡器（TCXO）相关联的费用的需要。注意到，在不同的实现方式中，热敏电阻器R1可以与晶体振荡器180一起被实现在一封装内，或者在其他情况中热敏电阻器R1可以是分离的组件。在任一情况中，热敏电阻器R1与晶体振荡器180热耦合。
如上所描述的，在图1A的实施例中，集成电路110包括无线电电路。如所图示的，传入的射频（RF）信号可以经由天线190被接收并且经由引脚1153和焊盘1203而被耦合到接收器/发射器电路170。在实施例中，这样的电路可以包括各种放大和其他增益控制电路、下转换电路、基带处理电路等等。另外，还可以存在用于将基带信号上转换到RF层级的类似电路，用以使得能够传送RF信号。
如此外在图1A中图示的，频率合成器160，其可以在实施例中被实现为锁相环（PLL），经由引脚1152和焊盘1202而从晶体振荡器180接收输入时钟信号。进而，频率合成器160可以被控制以生成一个或多个时钟信号供在集成电路110内使用。在此处感兴趣的，频率合成器160可以生成至少一个时钟信号，其充当混合信号（例如本地振荡器（LO）频率信号），用以下转换（和上转换）接收器/发射器电路170内的信号。此外，该信号可以被提供到分频器185。分频器185可以被可编程地且动态地控制以调整其分频比从而输出其他的时钟信号。如此外在图1A中所图示的，来自晶体振荡器180的输入时钟信号此外被提供到另一分频器182，所述分频器182可以被可编程地且动态得控制以调整其分频比从而输出开关信号，所述开关信号被提供到开关电容器C2以控制其等效电阻，如本文中所描述的那样。在其他情况中，可存在更多分频器，并且在这样的情况中，LO信号可以输出自这些附加的分频器中之一。
在其他情况中，可以通过使用芯片外晶体和芯片上组件来实现晶体振荡器。现在参考图1B，示出的是根据本发明的另一实施例的系统的框图。如图1B中所示出的，系统100’一般可以与图1A的系统100相同地实现。然而为了易于图示对另一振荡器布置的另外的解释，省略了某些细节。更具体地如图1B中所示出的，利用芯片外晶体183来实现晶体振荡器180，所述芯片外晶体183耦合到负载电容器C3和C4，所述负载电容器C3和C4进而此外耦合到放大器184的输入和输出。这些组件共同形成晶体振荡器。
注意到，芯片外晶体183可以与热敏电阻器R1分离地或共同地被封装。在任一情况中，如同以上实施例那样，热敏电阻器R1的电阻可以被测量并且用于标识晶体183的温度。进而，微控制器140可以生成控制信号来动态地控制负载电容器C3、C4的电容，从而执行针对晶体183中的温度变化的频率校正。注意到，在这样的实施例中，不存在对频率合成器的需要。此外，虽然为了易于图示而没有被示出，但是理解到，由晶体振荡器180生成的基准时钟信号可以用于控制集成电路110的各种逻辑和电路。该时钟信号或通过分频器（为了易于图示而没有在图1B中示出）生成的另一时钟信号可以用于控制开关电容器C2的等效电阻。还理解到，集成电路110本身可以采取各种形式，并且可以包括逻辑电路、ADC电路、潜在无线电电路等等。
现在参考图2，示出的是根据实施例的开关电容器的示意图。如图2中所图示的，利用固定的电容210（其被耦合在第一节点208与第二节点212之间）以及开关S1和S2来实现开关电容器200。更具体地，开关S2与电容器210的板并联地耦合，而进而开关S1耦合到第二节点212。在实施例中，当开关S2闭合（并且开关S1断开）的时候，电容器210放电。进而，当开关S2断开并且开关S1闭合的时候，电容器210经由第二节点212来对（图1A的）电容器C1充电。注意到，电容器C1可以用于减少开关纹波。电容器210可以被实现为MOM电容器，其被形成在半导体管芯的多个层上。在本文中的实施例中，在该MOM电容器配置的情况下，随着操作温度在电容中存在非常小的差异。并且照此，单个的、例如对电容的工厂校准可以被执行，其中经校准的等效电阻被存储在集成电路的非易失性存储装置中。注意到，虽然该电容值不随温度改变，但是开关电容器200的等效电阻可以在操作期间通过改变开关频率而被动态地控制。在实施例中，开关电容器200的等效电阻可以等于1/（Cxf），其中C是电容器210的电容值，并且f是开关频率。
包括如本文中所描述的测量电路的集成电路可以此外包括芯片上温度传感器。注意到，该温度传感器可能不适合用于确定外部晶体振荡器的温度。这出于若干原因而是这样。首先，这样的芯片上温度传感器（其在实施例中可以被实现为带隙基准电路）可能没有足够的准确性来将外部晶体振荡器温度测量到期望的准确性水平（例如小于近似+/- 1℃）。其次，在芯片和芯片外热敏电阻器之间可存在大于所期望的准确性的温度差。
现在参考图3，示出的是根据实施例的方法的流程图。更具体地，图3的方法300是用于通过使用集成电路的感测电路来感测在集成电路外部的一位置处的温度的方法。照此，方法300可以由硬件电路、软件、固件和/或其组合来执行。例如，微控制器可以被配置成执行被存储在非暂时性存储介质中的指令以执行方法300。为了图3中的讨论的目的，假定外部位置与芯片外热敏电阻器相关联，所述芯片外热敏电阻器可以与晶体（或完整的晶体振荡器）一起被包括在一封装中。或者在其他情况中，外部热敏电阻器可以是独立的组件（可能热耦合到晶体振荡器），或简单地是被定位在系统内的一位置处（例如电路板上）或者被定位于在其处将感测温度的另一位置处的热敏电阻器。
如所图示的，方法300通过如下而开始：选择开关电容器的开关的频率，使得可以生成给定的等效电阻（框310）。在一些情况中，可以选择例如被存储在非易失性存储装置中的预定的值，诸如环境温度条件值。在如以下进一步描述的其他情况中，该频率选择可以基于先前的设定、集成电路的温度或之类的。无论如何，控制接下来转到框320，在框320中基于所选的频率来控制开关电容器。也就是说，开关电容器可以根据具有该所选开关频率的时钟信号而交替地被充电和放电。更进一步地，在框330处，芯片外热敏电阻器可以耦合到分配器节点。即，该分配器节点是将开关电容器耦合到热敏电阻器的节点。该耦合可以动态地发生，例如通过开关，使得热敏电阻器耦合到分配器节点以用于方法300的温度感测的目的。此后，热敏电阻器可以从分配器节点解耦。
仍参考图3，接下来在框340处，可以测量供给电压节点（其被耦合到开关电容器的充电节点）处的供给电压。在一些情况中，可以使用给定的固定供给电压值。在其他情况中，供给电压节点可以被耦合到ADC以实现其测量，因为该供给电压也可以随着温度或其他操作条件而动态地变化。接下来，在框350处，可以测量分配器节点处的电压。该电压可以至少部分地基于开关电容器和热敏电阻器的电阻的比率。
接下来，可以确定所测量的电压是否在预定值的阈值范围内（菱形360）。在这方面，注意到，当开关电容器的等效电阻在值方面相对接近热敏电阻器的电阻的时候，可以做出更准确的热测量。在实施例中，该确定可以标识所测量的电压是否近似是全尺度电压（即供给电压）的一半。当然，对于获得期望的热准确性而言，电阻的确切匹配不是必要的。在一个特定的实施例中，在菱形360处的确定可以基于所测量的电压是否在给定阈值（其可以是供给电压的中点值）的近似40%的阈值范围内。当然，在其他实施例中，可以使用不同的阈值范围。注意到，如果所测量的电压不在给定值的该阈值范围内，则控制转回到框310，在框310中可以选择另一开关频率（以因而改变开关电容器的等效电阻）。
仍参考图3，代替地，如果确定了所测量的电压在该阈值范围内，则控制转到框370。在那里可以做出热敏电阻器电阻的计算。更具体地，可以基于所测量的供给电压、所测量的电压以及开关电容器的等效电阻来计算该热敏电阻器电阻。在一个特定的实施例中，如下通过使用供给电压与热敏电阻器上的电压的比率来计算热敏电阻器电阻：
或，其中Rtherm是热敏电阻器电阻，Vsense是在分配器节点处的所测量的电压，Vsupply是所测量的供给电压，并且Req是开关电容器的等效电阻。由于使用比率，而不是ADC的绝对测量准确性，所以由于ADC的温度变化所致的任何增益误差将抵消。
接下来，控制转到框380，在框380中可以确定与热敏电阻器相关联的温度（即，在热敏电阻器的位置处的温度）。更具体地，该确定可以基于热敏电阻器电阻。在实施例中，查找表可以被存储在非易失性存储器中，所述非易失性存储器包括多个条目，所述多个条目各自具有在热敏电阻器电阻（或电阻范围）与对应温度（或温度范围）之间的关联。因而，基于通过所确定的热敏电阻器电阻而对给定条目的访问，可以确定温度。可替换地，可以经由控制器基于将热敏电阻器电阻映射到温度的多项式函数来计算温度。
针对该温度的不同使用案例可以是可能的。例如，在一些情况中，诸如在测量电路是自动调温器、温度计或之类的部分的情况中，可以提供温度，例如提供到显示器或控制电路或之类的，所述控制电路基于该值来控制空调、加热或其他HVAC系统。在如以上所描述的实施例中，该温度可以用于执行对与热敏电阻器相关联的芯片外振荡器的温度补偿。当然，其他实施例是可能的。尽管在图3的实施例中以该高层级被示出，但是变化和可替换方案是可能的。
例如，附加的可选技术可以用于利用开关电容器的更准确的（即更接近地匹配的）等效电阻来开始测量过程。此外，如以上所描述的，有可能使用结果得到的所确定的温度来用于温度补偿的目的。现在参考图4，示出的是根据实施例的另一方法的流程图。更具体地，图4示出了方法300'，其在大的方面与图3的方法300相同。然而，如图4中所示出的，在框310处所执行的频率选择基于可以在框305处执行的芯片上温度的确定而发生。在实施例中，集成电路可以包括一个或多个管芯上温度传感器，其诸如被实现为带隙基准电路。基于集成电路（或者靠近于或包括开关电容器的半导体管芯的至少一部分）的温度，可以选择开关电容器的初始开关频率，其可以避免对用来确定正确等效电阻的多个循环的需要。也就是说，该粗糙的管芯温度测量可以用于设置开关电容器频率设定，并且避免多个测量来找到针对最大准确性的开关比较器的正确R_Equivalent值。在实施例中，管芯温度可以在热敏电阻器温度的20℃内，其可以允许选择适当的R_Equivalent值。在实施例中，非易失性存储器可以存储具有多个条目的查找表，所述多个条目各自将温度范围与对应的等效电阻设定相关联，所述等效电阻设定可以用于控制开关电容器的开关频率。
否则，方法300'与方法300类似地继续进行，直到框390为止。在框390处，所确定的温度可以用于标识针对芯片外晶体振荡器的温度补偿值。为此，基于该所确定的温度，可以做出对多项式计算或包括多个条目的另一查找表（其被存储在非易失性存储器中）的访问，所述多个条目各自将温度（或温度范围）与对应的温度补偿值相关联。进而，该温度补偿值可以被提供到频率合成器，以补偿从晶体振荡器接收的传入时钟信号的变化。在其他情况中，诸如在针对晶体振荡器的负载电容被包括在芯片上的情况中，温度补偿可以通过控制信号，所述控制信号动态地调谐负载电容以补偿芯片外晶体中的温度变化。在其他方面中，方法300'可以与以上关于图3所讨论的相同地继续进行。利用针对由内部合成器所生成的频率的该热补偿，外部晶体振荡器随温度的频率漂移可以被充分补偿以维持对于给定无线通信协议所要求的频率稳定性。
注意到，利用以上描述的技术，可以通过动态地控制开关电容器的等效电阻来实现准确的测量。以此方式，在热敏电阻器电阻变化时，对应的开关电容器等效电阻可以变化以维持测量准确性。这是这样，因为这两个电阻之间的大的差异使测量准确性降级。现在参考图5，示出的是一系列曲线，其各自关联着针对开关电容器的不同开关频率设定的、随温度的所测量电压的斜率。这些曲线各自关联着每摄氏度改变的所感测电压的改变相对于热敏电阻器的实际温度。当每摄氏度增量（Delta）的该感测电压增量在量值上很小的时候，测量准确性减小。所有的每摄氏度增量的感测电压增量都是负的，因为该实施例的热敏电阻器具有负的温度系数。更具体地，每个曲线5100-510n与不同的等效开关电容器电阻相关联。一般地，在温度从最低值（在图示500的左侧）增大到较高值（在图示500的右侧）时，等效电阻减小。作为代表性示例，曲线5100与1.9MΩ的等效电阻相关联，并且曲线5102与近似475kΩ的等效电阻相关联。继续进行到曲线510n，它与近似3.7kΩ的等效电阻相关联。注意到，可以通过选择如下等效电阻而最好地出现准确性：所述等效电阻提供更负（更高量值）的每摄氏度增量的感测电压增量。该上拉电阻器值调整改变到如下曲线：所述曲线对于相同的温度和热敏电阻器电阻具有更负的斜率。照此，在温度增大时，可以以减小的方式来选择等效电阻。为此，开关电容器的开关频率随着温度增大而增大。
注意到，用于校准开关电容器的等效电阻的校准过程可以在制造测试期间继续进行，如以上所讨论的那样。在这样的过程中，集成电路可以例如经由通用输入/输出（GPIO）引脚而耦合到已知的精密电阻器。进而，开关电容器的开关频率可以被选择使得其等效电阻类似于该已知的精密电阻器的电阻。此后，可以测量分配器节点处的电压。利用该值、供给电压和已知的外部电阻，可以根据下式来确定等效电阻：Req=(Vsupply-Vmeasured)/ (Vmeasured/Rext)，其中Vsupply是所测量的供给电压，Vmeasured是分配器节点处的电压，并且Rext是已知的外部电阻。该所确定的等效电阻可以被存储在非易失性存储器中作为针对给定开关频率的基线等效电阻。
现在参考图6，示出的是根据实施例的系统的框图。如图6中所示出的，系统600包括集成电路615，所述集成电路615可以采取无线收发器或其他这样的电路的形式。如所看到的，集成电路615耦合到天线610，所述天线610可以提供一个或多个带的射频（RF）信号的发射和接收（或者在一些情况中可存在多个这样的天线）。
进而，天线610耦合到无线电收发器620，所述无线电收发器620可以包括一个或多个信号处理路径，用以处理一个或多个带的传入和传出的RF信号。进而，无线电收发器620与MCU 630通信，所述MCU 630可以包括集成电路的主处理和控制电路。MCU 630与包括模拟电路640的附加的电路通信，所述模拟电路640可以充当对于各种模拟组件的接口，所述各种模拟组件诸如各种不同的芯片外传感器，其可以经由一组I/O端口680而耦合到集成电路615。在所示出的实施例中，模拟电路640包括模拟至数字/数字至模拟电路（ADC/DAC）645，用以使从这样的芯片外的源接收的传入的模拟信号数字化，以及转换成模拟形式的数字信息，诸如将被传送到芯片外的源的控制信息。一组互连670可以耦合集成电路的各种组件，以提供功率、时钟和数据信号的通信。
为了执行本文中所描述的温度测量，可以实现测量电路，其并入了芯片上开关电容器C2，所述芯片上开关电容器C2被耦合在供给电压节点和分配器节点642之间。如此外图示的，芯片外电阻R1、即芯片外热敏电阻器此外耦合到该分配器节点。进而，分配器节点642处的电压可以被提供到ADC 645以用于数字化。进而，该结果得到的值可以被提供到MCU630，所述MCU 630可以至少部分地基于该信息、供给电压电平以及开关电容器C2的等效电阻来确定热敏电阻器R1的温度。为此，MCU 630可以包括或被耦合到存储指令的非暂时性存储介质，所述指令当被执行的时候使得MCU 630能够执行本文中所描述的温度测量。
更进一步地，这些指令可以实现要在频率合成器650内执行的补偿。如所图示的，频率合成器650从芯片外晶体振荡器605接收基准时钟信号。基于热耦合的热敏电阻器R1的温度，MCU 630可以确定一个或多个适当的温度补偿值，其将被提供到频率合成器650以执行针对频率漂移的补偿，使得在频率合成器650和/或时钟电路660中生成的一个或多个时钟信号可以处于适当的频率。理解到，虽然在图6的图示中以该高层级被示出，但是许多变化和可替换方案是可能的。
虽然已经关于有限数目的实施例而描述了本发明，但是本领域技术人员将领会到从其中的众多修改和变化。意图的是，所附权利要求覆盖如落在该本发明的真实精神和范围内的所有这样的修改和变化。

Claims (20)

1.一种集成电路，包括：
被耦合在供给电压节点和分配器节点之间的开关电容器，其中在集成电路外部的热敏电阻器将耦合到所述分配器节点；
模拟至数字转换器（ADC），其耦合到所述分配器节点，用以接收分配器节点处的电压并且基于其而生成数字值；以及
控制器，其耦合到ADC，其中所述控制器用于至少部分地基于所述数字值来确定与热敏电阻器相关联的温度。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述控制器用于至少部分地基于所述数字值以及被提供到供给电压节点的供给电压的值来计算热敏电阻器的电阻。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述控制器用于此外基于开关电容器的等效电阻来计算热敏电阻器的电阻。
4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述开关电容器的等效电阻基于开关电容器的电容以及开关电容器的开关的频率。
5.根据权利要求4所述的集成电路，此外包括频率合成器，用以生成第一时钟信号。
6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述频率合成器用于从耦合到集成电路的振荡器接收输入时钟信号，并且通过使用输入时钟信号来生成第一时钟信号。
7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述控制器用于基于与热敏电阻器相关联的温度来补偿振荡器的温度变化，所述热敏电阻器热耦合到振荡器。
8.根据权利要求4所述的集成电路，此外包括分频器，用以基于从振荡器接收的第一时钟信号来生成开关频率。
9.根据权利要求8所述的集成电路，此外包括温度传感器，用以测量集成电路的温度。
10.根据权利要求9所述的集成电路，其中所述控制器用于控制分频器以至少部分地基于集成电路的温度来生成开关频率。
11.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述控制器用于：如果分配器节点处的电压在预定范围之外，则使得开关电容器的等效电阻被更新。
12.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述控制器用于使得开关电容器的等效电阻至少大体上追踪热敏电阻器的电阻。
13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述控制器用于至少部分地基于温度来控制振荡器的电容以补偿振荡器的温度变化。
14.根据权利要求1所述的集成电路，此外包括选择电路，用以选择性地将集成电路外部的多个热敏电阻器耦合到分配器节点。
15.包括指令的至少一个计算机可读介质，所述指令在被执行时使得系统能够执行一种方法，所述方法包括：
通过半导体管芯的控制器而控制第一开关和第二开关来以第一开关频率操作，从而使得被适配在半导体管芯上的开关电容器可切换地耦合在第一节点和第二节点之间；
将热敏电阻器耦合到第二节点，所述热敏电阻器在半导体管芯外部；
当热敏电阻器被耦合到第二节点的时候，测量第二节点处的电压；
通过控制器、基于第一节点的电压、第二节点处的电压以及开关电容器的电阻来计算热敏电阻器的电阻；以及
通过控制器、使用热敏电阻器的电阻来确定热敏电阻器的温度。
16.根据权利要求15所述的至少一个计算机可读介质，其中所述方法此外包括确定半导体管芯的温度并且至少部分地基于其而将第一开关频率改变成第二开关频率。
17.根据权利要求15所述的至少一个计算机可读介质，其中所述方法此外包括基于热敏电阻器的温度来补偿耦合到半导体管芯的振荡器的频率漂移，所述振荡器与热敏电阻器热耦合。
18.一种系统，包括：
天线，其用于接收射频（RF）信号并且将射频（RF）信号提供到包括无线收发器的集成电路；
晶体振荡器，其用于将基准时钟信号提供到集成电路；
热敏电阻器，其与所述晶体振荡器热耦合；并且
所述集成电路包括：
频率合成器，其用于接收基准时钟信号并且通过使用所述基准时钟信号而生成一个或多个时钟信号；
被耦合在供给电压节点和分配器节点之间的开关电容器，所述热敏电阻器将耦合到所述分配器节点；以及
被耦合到所述分配器节点的控制器，其中所述控制器用于至少部分地基于分配器节点处的电压来确定与热敏电阻器相关联的温度，并且至少部分地基于与热敏电阻器相关联的温度来补偿基准时钟信号的频率漂移。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器用于基于分配器节点处的电压、被提供到供给电压节点的供给电压的值、以及开关电容器的等效电阻来计算热敏电阻器的电阻，所述开关电容器的等效电阻基于开关电容器的电容以及开关电容器的开关的频率，其中所述控制器用于至少部分地基于集成电路的温度来控制开关的频率。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器用于动态地控制晶体振荡器的负载电容以补偿频率漂移。
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