CN113280936A - 在高准确度热传感器中的受控制曲率校正 - Google Patents

在高准确度热传感器中的受控制曲率校正 Download PDF

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Abstract

本公开的实施例涉及在高准确度热传感器中的受控制曲率校正。电路装置生成以不同电流密度被偏置的两个BJT的基极至发射极电压、被偏置成使得基极至发射极电压与绝对温度互补且具有跨温度的弯曲非线性BJT的基极至发射极电压，以及由与温度无关的恒定电流和与绝对温度成比例的电流偏置的两个BJT的基极至发射极电压。采样电路对这些电压进行采样并且向环路滤波器的输入提供该电压。滤波器输出被量化成产生比特流。采样电路：当比特流的接收到的比特是零时，引起Vbe1－Vbe2的积分以产生与绝对温度成比例的电压；当比特流接收到的比特是一时，引起Vbe2_c－Vbe_Vbe1_c的积分以在不具有跨温度的非线性的情况下产生与绝对温度互补的负电压。

Description

在高准确度热传感器中的受控制曲率校正
相关申请
本申请要求2020年1月31日提交的美国临时专利申请No.62/968,539号的优先权，其内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本申请涉及温度感测电路领域，并且具体地涉及一种利用基于西格玛-德尔塔(sigma-delta)的模数转换器来产生高度准确的温度值的温度感测电路，根据该高度准确的温度值，可以确定放置温度感测电路的集成电路芯片的温度。
背景技术
片上系统(SOC)在移动设备(诸如智能电话和平板)以及若干嵌入式系统中被使用。一些现有SOC能够进行温度感知任务调度以及相对于温度的自校准，以帮助减少功耗。为了使能该功能性，此类SOC包括与SOC的其他组件集成的片上温度传感器。
可以产生与绝对温度Vptat成比例的电压，作为以不同电流密度偏置的两个双极结型晶体管的在基极-发射极结电压之间的差。在数学上，这可以被表示为：Vptat＝ΔVbe＝Vbe1-Vbe2。因为由于缺乏晶体管的理想性能而导致的Vbe1和Vbe2的误差相互抵消，所以与绝对温度成比例的该电压Vptat是相对不含误差的。
在Vptat与温度之间的关系可以在数学上被表示为
Figure BDA0002924429880000011
其中T是以开尔文(Kelvin)为单位的温度，其中k是波兹曼(Boltzmann)常数，q是电子电荷的量值，并且p是用于生成Vptat的双极结型晶体管的电流密度的比率。模数转换器(ADC)相对于参考电压Vref将Vptat数字化，并且因此，输出比率μ，可以将该比率μ计算为
Figure BDA0002924429880000021
可以适当地缩放该比率以产生在期望单位中的数字温度读数，例如：Temperature(C°)＝A*μ+B，其中A和B是常数。
该温度读数的准确度主要取决于独立于参考电压Vref的温度。为了实现温度独立性，通常生成参考电压Vref作为与绝对温度Vptat成比例的电压和与绝对温度Vctat互补的电压的总和，如在图1A中可看出，这在理想情况下将产生真正地与温度无关的参考电压。
产生与绝对温度Vctat互补的电压，作为双极结型晶体管的基极-发射极结电压Vbe。然而，由于缺乏晶体管的理想性能，因此引入了误差。在数学上，所产生的真实世界Vbe可以被表示为：Vbe＝Vbe0-λT+C(T)，其中Vbe0是Vbe在0°K处的值，λ是Vbe0随着温度衰减的斜率，并且C(T)是非线性量。
斜率λ是与工艺相关的，并且因此，引入了Vbe的不准确度。可以在图1B中看出由斜率λ的不同值产生的Vbe值的采样扩散，在图1B中可以注意到，由斜率λ引入Vbe中的不准确度是线性的。由于该不准确度是线性的，因此这可以容易地经由校准进行校正。
如所陈述的，C(T)是非线性量，并且对在跨温度存在于Vctat中的非线性曲率负责。C(T)可以在数学上被表示为：
Figure BDA0002924429880000022
其中k是波兹曼常数，q是电子电荷的量值，n对于硅通常为4，T为以开尔文为单位的温度，m是偏置电流与T的指数的比例性(Ibias∝Tm)，并且Tr是参考温度。
可以在图1C中看出由C(T)引入Vbe中的非线性不准确度，在图1C中，Vbe跨温度而弯曲(例如具有非线性斜率)。如在图1D中可看出，由于Vref被计算为Vctat+Vptat，因此应牢记，Vctat＝Vbe，这是由于Vptat是相对不含误差的，Vctat的曲率在Vref中产生与温度相关的曲率。由于比率
Figure BDA0002924429880000023
被用于计算输出温度，因此可以了解的是，Vref的曲率在输出温度中产生非线性误差，如图1E中所示出。
已经尝试校正该误差并且生成真正与温度无关的参考电压。例如，由P.Malcovati、F.Maloberti、C.Fiocchi以及M.Pruzzi在IEEE固态电路期刊，2001年7月，第36卷，第1076至01081页的“Curvature-compensated BiCMOS bandgap with 1-V supplyvoltage(具有1V供应电压的曲率经过补偿的BiCMOS带隙)”中公开了第一现有技术设计(以引用的方式并入)。然而，该设计利用运算放大器来添加补偿电压，并且运算放大器本身的偏移将误差引入该补偿电压。由G.Ce、C.Zhang、G.Hoogezand以及K.Makinwa在2010年2月召开的2010年IEEE国际固态电路会议技术论文摘要(ISSCC)第78至79页的“A single-trimCMOS bandgap reference with a 3σinaccuracy of 0.15％from 40C to 125C(从40C到125C的具有0.15％的3σ不准确度的单修整CMOS带隙基准)”中公开了第二现有技术设计。然而，该设计经历与上文所讨论的第一现有技术设计类似的缺点。
因此，迄今为止跨温度校正在Vctat(且因此Vref)中的非线性的尝试不足以适当地消除所述非线性，并且进一步的发展是需要的。具体地，期望一种能够添加高度精确补偿电压的设计，例如通过使用西格玛-德尔塔调制来添加补偿电压。
发明内容
本文中公开了一种包括电压生成电路装置的温度感测电路。电压生成电路装置包括：第一双极结型晶体管和第二双极结型晶体管，具有经耦合的集电极和基极，并且以不同电流密度被偏置；第三双极结型晶体管，其集电极被耦合至其基极，第三双极结型晶体管由校准电流偏置，并且具有基极-发射极电压，该基极-发射极电压是与绝对温度互补的电压，与绝对温度互补的电压具有跨温度的弯曲的非线性度；以及，第四双极结型晶体管和第五双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，该第五双极结型晶体管由与温度无关的恒定电流偏置，该第四双极结型晶体管由与绝对温度成比例的电流偏置。温度感测电路还包括：开关电容器电路，被配置为对由电压生成电路装置产生的电压进行选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样的电压；以及量化电路，被配置为量化积分器的输出以产生比特流。开关电容器电路在比特流的控制下与积分器协作以：当比特流的最新比特为逻辑零时，引起在第一双极结型晶体管的基极-发射极电压与第二双极结型晶体管的基极-发射极电压之间的差的积分，从而产生与绝对温度成比例的电压；以及，当比特流的最新比特为逻辑一时，引起在第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与同绝对温度互补的电压和第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的差的积分，从而产生与绝对温度互补的负电压，该负电压跨温度具有可忽略不计的非线性。温度感测电路还包括：低通滤波器和抽取器，被配置为对由量化电路产生的比特流进行滤波和抽取，以产生指示温度感测电路被放置到其中的芯片的温度的电压。
开关电容器电路还可以包括：第一可变电容，用于采样和保持第四双极结型晶体管的基极-发射极电压，该第一可变电容包括相同电容的数目为γ的并联电容器；第二可变电容，用于采样和保持第五双极结型晶体管的基极-发射极电压，该第二可变电容包括相同电容的γ个并联电容器；其中γ被选择为使得在第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与同绝对温度互补的电压和第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的差的积分期间，在与绝对温度互补的电压的温度上的曲率的非线性被抵消；第三可变电容，用于采样和保持第一双极结型晶体管的基极-发射极电压，该第三可变电容包括相同电容的数目为α的并联电容器；第一固定电容，用于采样和保持接地；第二固定电容，用于采样和保持第三双极结型晶体管的基极-发射极电压；以及，第四可变电容，用于采样和保持第二双极结型晶体管的基极-发射极电压，第四可变电容包括相同电容的α个并联电容器。
开关电容器电路还可以包括：第一开关，具有被耦合至第四双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中第一开关响应于第三控制信号而操作；第二开关，具有第一节点和第二节点，第二开关的第一节点被耦合至第一开关的第二节点，第二开关的第二节点被耦合至第一可变电容的第一节点，其中第二开关响应于第一控制信号而操作；第三开关，具有第一节点和第二节点，第三开关的第一节点被耦合至第一可变电容的第二节点，第三开关的第二节点被耦合至积分器的非反相输入，其中第三开关响应于第二控制信号而操作；第四开关，具有第一节点和第二节点，第四开关的第一节点被耦合至第一开关的第二节点，第四开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第四开关响应于第四控制信号而操作；第五开关，具有第一节点和第二节点，第五开关的第一节点被耦合至第一可变电容的第一节点，第五开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第五开关响应于第二控制信号而操作；以及，第六开关，具有第一节点和第二节点，第六开关的第一节点被耦合至第一可变电容的第二节点，第六开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第六开关响应于第一控制信号而操作。
开关电容器电路还可以包括：第七开关，具有被耦合至第一双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中第七开关响应于第四控制信号而操作；第八开关，具有第一节点和第二节点，第八开关的第一节点被耦合至第七开关的第二节点，第八开关的第二节点被耦合至第三可变电容的第一节点，其中第八开关响应于第一控制信号而操作；第九开关，具有第一节点和第二节点，第九开关的第一节点被耦合至第三可变电容的第二节点，第九开关的第二节点被耦合至积分器的非反相输入，其中第九开关响应于第二控制信号而操作；第十开关，具有第一节点和第二节点，第十开关的第一节点被耦合至第七开关的第二节点，第十开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十开关响应于第三控制信号而操作；第十一开关，具有第一节点和第二节点，第十一开关的第一节点被耦合至第三可变电容的第一节点，第十一开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十一开关响应于第二控制信号而操作；以及，第十二开关，具有第一节点和第二节点，第十二开关的第一节点被耦合至第三可变电容的第二节点，第十二开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十二开关响应于第一控制信号而操作。
开关电容器电路还可以包括：第十三开关，具有被耦合至接地的第一节点，其中第十三开关响应于第三控制信号而操作；第十四开关，具有第一节点和第二节点，第十四开关的第一节点被耦合至第十三开关的第二节点，第十四开关的第二节点被耦合至第一固定电容的第一节点，其中第十四开关响应于第一控制信号而操作；第十五开关，具有第一节点和第二节点，第十五开关的第一节点被耦合至第一固定电容的第二节点，第十五开关的第二节点被耦合至积分器的非反相输入的非反相端子，其中第十五开关响应于第二控制信号而操作；第十六开关，具有第一节点和第二节点，第十六开关的第一节点被耦合至第十三开关的第二节点，第十六开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十六开关响应于第四控制信号而操作；第十七开关，具有第一节点和第二节点，第十七开关的第一节点被耦合至第一固定电容的第一节点，第十七开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十七开关响应于第二控制信号而操作；以及，第十八开关，具有第一节点和第二节点，第十八开关的第一节点被耦合至第一固定电容的第二节点，第十八开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第十八开关响应于第一控制信号而操作。
开关电容器电路还可以包括：第十九开关，具有被耦合至第三双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中第十九开关响应于第三控制信号而操作；第二十开关，具有第一节点和第二节点，第二十开关的第一节点被耦合至第十九开关的第二节点，第二十开关的第二节点被耦合至第二固定电容的第一节点，其中第二十开关响应于第一控制信号而操作；第二十一开关，具有第一节点和第二节点，第二十一开关的第一节点被耦合至第二固定电容的第二节点，第二十一开关的第二节点被耦合至积分器的反相输入，其中第二十一开关响应于第二控制信号而操作；第二十二开关，具有第一节点和第二节点，第二十二开关的第一节点被耦合至第十九开关的第二节点，第二十二开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第二十二开关响应于第四控制信号而操作；第二十三开关，具有第一节点和第二节点，第二十三开关的第一节点被耦合至第二固定电容的第一节点，第二十三开关第二节点被耦合至共模电压，其中第二十三开关响应于第二控制信号而操作；以及，第二十四开关，具有第一节点和第二节点，第二十四开关的第一节点被耦合至第二固定电容的第二节点，第二十四开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第二十四开关响应于第一控制信号而操作。
开关电容器电路还可以包括：第二十五开关，具有被耦合至第二双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中第二十五开关响应于第四控制信号而操作；第二十六开关，具有第一节点和第二节点，第二十六开关的第一节点被耦合至第二十五开关的第二节点，第二十六开关的第二节点被耦合至第四可变电容的第一节点，其中第二十六开关响应于第一控制信号而操作；第二十七开关，具有第一节点和第二节点，第二十七开关的第一节点被耦合至第四可变电容的第二节点，第二十七开关的第二节点被耦合至积分器的反相输入，其中第二十七开关响应于第二控制信号而操作；第二十八开关，具有第一节点和第二节点，第二十八开关的第一节点被耦合至第二十五开关的第二节点，第二十八开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第二十八开关响应于第三控制信号而操作；第二十九开关，具有第一节点和第二节点，第二十九开关的第一节点被耦合至第四可变电容的第一节点，第二十九开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第二十九开关响应于第二控制信号而操作；以及，第三十开关，具有第一节点和第二节点，第三十开关的第一节点被耦合至第四可变电容的第二节点，第三十开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第三十开关响应于第一控制信号而操作。
开关电容器电路还可以包括：第三十一开关，具有被耦合至第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中第三十一开关响应于第三控制信号而操作；第三十二开关，具有第一节点和第二节点，第三十二开关的第一节点被耦合至第三十一开关的第二节点，第三十二开关的第二节点被耦合至第二可变电容的第一节点，其中第三十二开关响应于第一控制信号而操作；第三十三开关，具有第一节点和第二节点，第三十三开关的第一节点被耦合至第二可变电容的第二节点，第三十三开关的第二节点被耦合至积分器的非反相输入，其中第三十三开关响应于第二控制信号而操作；第三十四开关，具有第一节点和第二节点，第三十四开关的第一节点被耦合至第三十一开关的第二节点，第三十四开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第三十四开关响应于第四控制信号而操作；第三十五开关，具有第一节点和第二节点，第三十五开关的第一节点被耦合至第二可变电容的第一节点，第三十五开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第三十五开关响应于第二控制信号而操作；以及第三十六开关，具有第一节点和第二节点，第三十六开关的第一节点被耦合至第二可变电容的第二节点，第三十六开关的第二节点被耦合至共模电压，其中第三十六开关响应于第一控制信号而操作。
温度传感器还可以包括：控制信号生成器，被配置为在比特流的最新比特是逻辑零时：在采样阶段中，断言第一控制信号和第四控制信号，并且解除断言第二控制信号和第三控制信号；以及，在积分阶段中，断言第二控制信号，同时解除断言第一控制信号、第三控制信号以及第四控制信号。
控制信号生成器还可以被配置为在比特流的最新比特是逻辑一时：在采样阶段中，断言第一控制信号和第三控制信号，并且解除断言第二控制信号和第四控制信号；以及在积分阶段中，断言第二控制信号，并且解除断言第一控制信号、第三控制信号以及第四控制信号。
本文中还公开了一种温度感测电路，包括：开关电容器电路，被配置为对由电压生成电路装置产生的电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样的电压；以及量化电路，被配置为量化积分器的输出以产生比特流；其中在比特流的控制下，开关电容器电路与积分器协作，以引起第一电压的积分，或使得将校正电压添加至第二电压以产生经校正电压，并且然后根据比特流的最新比特来对经校正电压进行积分。
开关电容器电路可以包括：第一可变电容，用于采样和保持校正电压的第一分量，该第一可变电容包括相同电容的数目为γ的并联电容器；以及第二可变电容，用于采样和保持校正电压的第二分量，该第二可变电容包括相同电容的γ个并联电容器。γ可以被选择成使得在第二电压中的非线性在经校正电压的产生以及经校正电压的积分期间被抵消。
开关电容器电路还可以包括：第三可变电容，用于采样和保持第一电压的第一分量，该第三可变电容包括相同电容的数目为α的并联电容器；以及，第四可变电容，用于采样和保持第一电压的第二分量，该第四可变电容包括相同电容的α个并联电容器。
开关电容器可以在比特流的最新比特是第一值时引起第一电压的积分，并且在第二电压的比特流的最新比特是第二值时引起经校正电压的积分。
第一值可以是逻辑零，并且第二值可以是逻辑一。
附图说明
图1A是示出了通过对与绝对温度成比例的电压(Vptat)与同绝对温度互补的电压(Vctat)求和，来在现有技术温度传感器中生成与温度无关的参考电压(Vref)的曲线图。
图1B是示出了用于跨温度生成Vctat(也被称为Vbe)的双极结型晶体管的基极-发射极结的电压的斜率如何与工艺相关(由于工艺变化而在晶体管间变化)的曲线图。
图1C是示出了同由于缺乏生成与绝对温度互补的电压的双极结型晶体管的理想性而存在的、与绝对温度互补的电压的跨温度的曲率的曲线图。
图1D是示出了跨温度的与温度无关的参考电压的曲线图的曲率的曲线图，该与温度无关的参考电压由与绝对温度互补的电压的曲率产生。
图1E是示出了由现有技术温度传感器产生的温度输出的误差的曲线图，该误差是由与温度无关的参考电压的曲率引起的。
图2是根据本公开的利用西格玛-德尔塔模数转换器的片上温度传感器的详细示意图。
图3A示出了当所生成的比特流的先前输出比特是逻辑1时，在采样阶段中操作的图2的设计。
图3B示出了当所生成的比特流的先前输出的比特是逻辑1时，在积分阶段中操作的图2的设计。
图3C示出了当所生成的比特流的先前输出的比特是逻辑0时，在采样阶段中操作的图2的设计。
图3D示出了当所生成的比特流的先前输出的比特是逻辑0，时在积分阶段中操作的图2的设计。
图4是示出了根据所生成的比特流的先前输出的比特，在采样阶段和积分阶段期间，用以产生图3A至图3C中所示出的操作状态的用于图2的开关的控制信号的时序的时序图。
具体实施方式
以下公开内容使得本领域的技术人员能够制作和使用本文中所公开的主题。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将本文中所描述的一般原理应用于除上文详述的实施例和应用以外的实施例和应用。本公开不旨在限于所示出的示例，而是符合根据本文中所公开或建议的原理和特征的最广泛的范围。
一般而言，本文中所公开的温度传感器电路生成以第一电流密度(I)偏置的第一双极结型晶体管的第一基极-发射极结电压(Vbe1)、第二双极结型晶体管(其基极和集电极耦合至第一双极结型晶体管的基极和集电极且以第二电流密度(pI)偏置)的第二基极-发射极结电压(Vbe2)以及第三双极结型晶体管(该第三双极结型晶体管以校准电流(Ical)偏置、并且具有跨温度存在的非线性曲率)的第三基极-发射极结电压(Vbe)。
此外，温度传感器电路生成由与温度无关的恒定电流(Iconst)偏置的第四双极结型晶体管的第一经校正基极-发射极结电压(Vbe1_c)和第五双极结型晶体管(其基极和集电极耦合至第四双极结型晶体管的基极和集电极、并且由与绝对温度成比例的电流(Iptat)偏置)的第二经校正基极-发射极结电压(Vbe2_c)。
开关电容器西格玛-德尔塔调制(SDM)模数转换器(ADC)通过采用基于开关电容器积分器区块的环路滤波器，来对其输入电压进行采样并且将该输入电压转换为数字比特流(1和0)。环路滤波器的顺序取决于所使用的积分器的数目。环路滤波器的输出然后由量化器处理以产生比特流。比特流用于施加适当反馈以完成负反馈环路。在第一积分器的输入采样电路中，根据比特流的先前生成的比特，对参考电压进行采样并且从经采样的输入电压中减去参考电压。该完整环路以这种方式在时域中对比特流进行编码：适当的数字抽取滤波器可以生成对应于来自比特流的输入电压与参考电压的比率的准确表示的数字代码。
在本文中所公开的热传感器中，基于SDM的ADC的输入采样电路可以用于根据Vbe1和Vbe2对输入电压进行采样，该输入电压是与绝对温度成比例的电压(Vptat)。通过将Vbe以及在Vbe1_c与Vbe2_c之间的差相加，SDM的输入采样电路还可以通过对Vptat连同与绝对温度互补的经校正电压(Vctat_c)进行采样，来以等效方式生成与温度无关的参考电压(Vref)。与绝对温度互补的经校正电压Vctat_c具有跨温度存在的可忽略不计的非线性曲率，通过将Vbe以及在Vbe1_c与Vbe2_c之间的差相加而产生的参考电压Vref也是如此。
通过使用采样电容器的适合比率，可以包含补偿Vptat和Vctat_c所需的任何缩放量。针对采用西格玛-德尔塔调制的热传感器，使用ADC的输入电压Vptat，并且使用Vptat和Vctat_c两者作为参考。利用西格玛-德尔塔调制原理，可以将Vptat采样为输入电压，该输入电压被减去与比特流相关的采样参考电压。因此，取决于比特流的先前生成的比特分别是0或1，采样电压可以是Vptat或(Vptat-Vref)。可以在环路滤波器中进一步集成和处理该经采样的电压以生成比特流。由量化器产生的比特流被用于以合适方式操作开关电容器电路的开关，以便按产生西格玛-德尔塔编码的比特流的方式实现Vptat和Vref的采样和积分，该比特流在给定时间窗口内进行滤波和抽取之后，表示可以适当地缩放以产生在期望单位中的数字温度读数的数字代码。
现在参考图2详细地描述了温度传感器电路5的结构，并且其后，将会参考图3A至图3D描述温度传感器电路5的操作。
A.温度传感器电路的结构
温度传感器电路5被布置成包括西格玛-德尔塔调制模数转换器(ADC)。温度传感器电路5包括模拟电压生成电路10、开关电容器输入采样电路20，该开关电容器输入采样电路具有接收由模拟电压生成电路10生成的电压的输入以及耦合至第一积分器40的非反相端子和反相端子的输出。第一积分器40具有耦合至第二积分器50的输入的输出，该第二积分器又具有耦合至量化电路60的输入的输出。量化电路60产生比特流，该比特流被馈送给控制信号生成器70，并且该比特流低通滤波和抽取电路65。控制信号生成器70响应于比特流的比特的逻辑状态，而生成控制信号Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4，其中控制信号控制开关电容器输入采样电路20的各种开关的开关致动。低通滤波和抽取电路65产生输出代码，该输出代码可以用于以期望单位计算集成了温度传感器电路5的芯片的温度。
详细地，模拟电压生成电路10包括双极结型PNP晶体管QP1和QP2，双极结型PNP晶体管的集电极和基极连接至接地。QP2的发射极连接至电流源11以接收电流I，并且QP1的发射极连接至电流源12以接收电流pI(这意味着电流pI的量值等于电流I的量值，缩放系数为p)。在晶体管QP1的发射极处产生电压Vbe1，其为晶体管QP1的基极-发射极结的电压。同样，在晶体管QP2的发射极处产生电压Vbe2，其为晶体管QP2的基极-发射极结的电压。
模拟电压生成电路10还包括PNP晶体管QP3，其集电极和基极连接至接地，并且发射极连接至电流源13以接收校准电流Ical(被校准以排除与工艺相关的参数λ的影响)。在晶体管QP3的发射极处产生电压Vbe，其为晶体管QP3的基极-发射极结的电压。电压Vbe与绝对温度互补、并且可以因此被称为Vctat。如由本领域的技术人员所解释和理解的，由于PNP晶体管QP3的非理想的性能，电压Vctat具有在随温度变化存在的非线性曲率。
信号生成电路10还包括PNP晶体管QP4和QP5，其集电极和基极连接至接地。晶体管QP4的发射极连接至电流源14，以接收与绝对温度成比例的电流Iptat，并且晶体管QP5的发射极连接至电流源15，以接收相对于温度恒定的电流Iconst。电压Vbe1_c是晶体管QP5的基极-发射极结的电压，并且在本文中被称为“Vbe1校正的”，并且电压Vbe2_c是晶体管QP4的基极-发射极结的电压，并且在本文中被称为“Vbe2校正的”。如下文将解释的，等于Vbe2_c-Vbe1_c的电压是非线性补偿电压Vnl，该非线性补偿电压跨温度具有非线性曲率，该非线性曲率具有与电压Vctat中所存在的曲率相同的性质。
开关电容器输入采样电路20包括：开关S1(在控制信号Φ3为逻辑高时闭合，否则断开)，以将电压Vbe2_c选择性地连接至开关S2(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)的第一节点。可调整电容γCs1(其中该可调整电容可以例如由各自具有Cs1的电容的γ个并联电容器形成，其中数目γ为可设置的)的第一节点连接至开关S2的第二节点。开关S3(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs1的第二节点选择性地连接至第一积分器40的非反相端子。开关S4(在控制信号Φ4为逻辑高时闭合，否则断开)将开关S2的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S5(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs1的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm，以及开关S6(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs1的第二节点选择性地连接至共模电压Vcm。
开关电容器输入采样电路20包括：开关S7(在控制信号Φ4为高时闭合，否则断开)，以将电压Vbe1选择性地连接至开关S8(在控制信号Φ1为高时闭合，否则断开)的第一节点。可调整电容αCs1(其中该可调整电容可以例如由各自具有Cs1的电容的α个并联电容器形成，其中数目α为可设置的)的第一节点连接至开关S8的第二节点。开关S9(在控制信号Φ2为高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs1的第二节点选择性地连接至第一积分器40的非反相端子。开关S10(在控制信号Φ3为高时闭合，否则断开)将开关S8的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S11(在控制信号Φ2为高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs1的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S12(在控制信号Φ1为高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs1的第二节点选择性地连接至共模电压Vcm。
开关电容器输入采样电路20包括开关S13(在控制信号Φ3为逻辑高时闭合，否则断开)，以将接地选择性地连接至开关S14(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)的第一节点。开关S14的第二节点连接至电容器Cs1的第一节点。开关S15(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs1的第二节点选择性地连接至第一积分器40的非反相输入。开关S16(在控制信号Φ4为逻辑高时闭合，否则断开)将开关S14的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S17(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs1的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm，以及，开关S18(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs2的第二节点选择性地连接至共模电压Vcm。
开关S19(在控制信号Φ3为逻辑高时闭合，否则断开)将电压Vbe选择性地连接至开关S20(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)的第一节点。开关S20的第二节点连接至电容器Cs2的第一节点。开关S21(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs2的第二节点选择性地连接至第一积分器40的反相端子。开关S22(在控制信号Φ4为逻辑高时闭合，否则断开)将开关S20的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S23(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs2的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S24(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)将电容器Cs2的第二节点选择性地连接至共模电压Vcm。
开关S25(在控制信号Φ4为逻辑高时闭合，否则断开)将电压Vbe2选择性地连接至开关S26(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)的第一节点。开关S26的第二节点被连接至可调整电容αCs2(其中该可调整电容可以例如由各自具有Cs2的电容的α个并联电容器形成，其中数目α为可设置的)的第一节点。通过开关S27(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs2的第二节点选择性地连接至第一积分器的反相端子。开关S28(在控制信号Φ3为逻辑高时闭合，否则断开)将开关S26的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S29(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs2的第一节点选择性地连接至共模电压。开关S30(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容αCs2的第二节点选择性地连接至共模电压。
开关S31(在控制信号Φ3为逻辑高时闭合，否则断开)将电压Vbe1_c选择性地连接至开关S32(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)的第一节点。开关S32的第二节点连接至可调整电容γCs2(其中该可调整电容可以例如由各自具有Cs2的电容的γ个并联电容器形成，其中数目γ为可设置的)的第一节点。通过开关S33(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs2的第二节点选择性地连接至第一积分器40的反相端子。开关S34(在控制信号Φ4为逻辑高时闭合，否则断开)将开关S32的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S35(在控制信号Φ2为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs2的第一节点选择性地连接至共模电压Vcm。开关S36(在控制信号Φ1为逻辑高时闭合，否则断开)将可调整电容γCs2的第二节点选择性地连接至共模电压Vcm。
积分器40由放大器41构成，放大器具有连接在其非反相输入与其非反相输出之间的第一集成电容器Ci1和连接在其反相输入与其反相输出之间的第二集成电容器Ci2。第二积分器50具有耦合至放大器41的非反相输出和反相输出的输入，并且具有耦合至量化电路60的输入的输出。量化电路60具有耦合至低通滤波和抽取电路65以及控制信号生成器70的输出(提供比特流)。如所陈述的，低通滤波和抽取电路65提供输出代码，并且该输出数字代码用于确定集成了温度传感器电路5的芯片的温度。此外，如同样陈述的，控制信号生成器70根据比特流的最新接收到的比特生成新控制信号Φ1、Φ2、Φ3、Φ4。
B.温度传感器电路的功能
首先，描述温度传感器电路5的操作所依据的理论。
由晶体管QP1和QP2以及电路20和第一积分器40的操作生成的等于α*(Vbe1-Vbe2)的电压与绝对温度成比例，并且可以被称为Vptat或α*ΔVbe。α的值由电路20中的可调整电容αCs1和αCs2设置。
由晶体管QP3生成的电压Vbe与绝对温度互补并且可以被称为Vctat。Vbe可以在数学上被表示为Vbe＝Vbe0-λT+C(T)，其中Vbe0是Vbe在0°K处的值，λ是Vbe0跨温度的衰减斜率，并且C(T)是非线性量。项C(T)针对俩温度存在于Vbe中的非线性曲率负责。C(T)可以在数学上被表示为
Figure BDA0002924429880000161
其中k是波兹曼常数，q是电子电荷的量值，n对于硅通常为4，T为以开尔文为单位的温度，m是偏置电流与T的指数的比例性(Ibias∝Tm)，并且Tr是参考温度。
由晶体管QP4和QP5以及电路20的操作生成的电压Vbe1_c-Vbe2_c可以被称为非线性校正电压Vnl，并且可以在数学上被表示为
Figure BDA0002924429880000162
其中k是波兹曼常数，q是电子电荷的量值，T为以开尔文为单位的温度，Tr为参考温度，Vconst是相对于温度恒定的恒定电压，并且λbias是偏置电流生成中的乘法常数。
注意，电压Vbe和Vnl两者具有相同的
Figure BDA0002924429880000163
项，并且由于自然对数项，因此该项(由于生成电压Vbe和Vnl的晶体管的非理想行为而产生)负责跨温度的在电压Vbe和Vnl中的非线性。通过将电压Vnl缩放γ＝n-m(其中此处的n和m具有与在Vbe的C(T)项中的n和m相同的值，并且其中γ的值由电路20中的可调整电容γCs1和γCs2设置)，当将电压γVnl添加至电压Vbe时，Vbe的C(T)项中的
Figure BDA0002924429880000171
项具有相反的极性并且有利地抵消。
这意味着通过将电压γVnl添加至电压Vbe，可以产生与绝对温度互补的经校正电压Vbe_c＝γ(Vbe1_c-Vbe2_c)+Vbe，该经校正电压跨温度在其值的曲线图中具有几乎可以忽略不计的量的曲率。
通过将电压Vbe_c添加至电压α*ΔVbe，可以产生与温度无关的参考电压Vref，该与温度无关的参考电压跨温度变化在其值的曲线图中具有几乎可以忽略不计的量的曲率。
温度传感器电路5的目标是产生数字代码，该数字代码在给定时间窗口内表示相对于Vref采样的α*ΔVbe，或者说，该数字代码是可以在等式“温度＝A*μ+B”(其中A和B是常数，这些常数被选择成使得以期望的单位值(诸如摄氏度)表示温度)中使用的比率μ＝α*ΔVbe/Vref。
为此，当比特流(由量化电路60产生)的最新生成的值是逻辑零时，期望的是西格玛-德尔塔调制模数转换器对电压α*ΔVbe进行采样，并且当比特流的最新生成的值是逻辑一时，期望的是西格玛-德尔塔调制模数转换器对电压α*ΔVbe-Vref进行采样。
如上文所解释的，电压Vref＝αΔVbe+Vbe_c。因此，展开表达式α*ΔVbe-Vref产生αΔVbe-αΔVbe-Vbe_c，其简化为-Vbe_c。因此，当比特流为逻辑一、并且将对Vin-Vref进行采样时，只需要对-Vbe_c进行采样。
现在，将参考图3A至图3D以及图4的时序图详细地描述温度传感器电路的操作。在接收到时钟信号CLK的每个脉冲时，控制信号生成器70基于通过由量化电路60生成的比特流的最新接收到的比特的逻辑值，来生成控制信号Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4的新值。生成控制信号Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4，以便在时钟信号CLK为逻辑高时完成采样阶段，其且在时钟信号CLK为逻辑低时完成积分阶段。
图3A中示出了由控制信号生成器70接收到的比特流的最新生成的比特是逻辑一的情况。在此情况下，如图4中所示出，当时钟信号CLK变换为逻辑高并且比特流是逻辑一时，控制信号生成器70使控制信号Φ1和Φ3变换为逻辑高并且保持逻辑高，直至时钟信号CLK变换为逻辑低为止，并且将控制信号Φ2和Φ4维持为逻辑低，从而开始采样阶段。
在图3A中示出了该采样阶段，在图3A中可以看出：开关S1、S2以及S6闭合以跨可调整电容γCs1对参考共模电压Vcm的电压Vbe2_c进行采样，从而将可调整电容γCs1充电至γ*(Vbe2_c-Vcm)；开关S13、S14以及S18闭合以跨电容器Cs1对参考共模电压Vcm的接地电压GND进行采样，从而将电容器Cs1充电至GND-Vcm；开关S19、S20以及S24闭合以跨电容器Cs2对参考共模电压Vcm的电压Vbe进行采样，从而将电容器Cs2充电至Vbe-Vcm；并且开关S31、S32以及S36闭合以跨可调整电容γCs2对参考共模电压Vcm的电压Vbe1_c进行采样，从而将可调整电容γCs2充电至γ*(Vbe1_c-Vcm)。此外，为了在采样阶段和积分阶段将第一积分器40上的电容负载维持为均匀的：开关S10、S8以及S12闭合以跨可调整电容αCs1对参考其自身的共模电压Vcm进行采样，从而将可调整电容αCs1维持于0V；并且开关S28、S26以及S30闭合以跨可调整电容αCs2对参考其自身的共模电压Vcm进行采样，从而将可调整电容αCs2维持于0V。
然后，如图4中所示出的，当时钟信号CLK变换为逻辑低时，控制信号生成器70然后使控制信号Φ1和Φ3变换为逻辑低，使控制信号Φ2变换为逻辑高，并且将控制信号Φ4维持为逻辑低，从而开始积分阶段。在图3B中示出了该积分阶段，在图3B中可以看出：开关S2和S3闭合以将电压γVcm添加至跨可调整电容γCs1存储的电压γ*(Vbe2_c-Vcm)，从而将γ*Vbe2_c施加至第一积分器40的非反相端子；开关S17和S15闭合以将电压Vcm添加至跨电容Cs1存储的电压GND-Vcm，从而将0V施加至第一积分器40的非反相端子；开关S23和S21闭合以将电压Vcm添加至跨电容Cs2存储的电压Vbe-Vcm，从而将电压Vbe施加至积分器40的反相端子；并且开关S35和S33闭合以将电压γVcm添加至跨可调整电容γCs2存储的电压γ*(Vbe1_c-Vcm)，从而将电压γ*Vbe1_c施加至积分器40的反相端子。
此外，为了跨采样阶段和积分阶段将在第一积分器40上的电容负载维持为均匀的：开关S11和S9闭合以将αVcm添加至跨可调整电容αCs1存储的0V，从而将αVcm施加至积分器40的非反相端子；并且开关S29和S27闭合以将αVcm添加至跨可调整电容αCs2存储的0V，从而将αVcm施加至积分器40的反相端子。
对施加至积分器40的非反相端子的电压求和产生电压γ*Vbe2_c+αVcm，而对施加至积分器40的反相端子的电压求和产生电压Vbe+γ*Vbe1_c+αVcm。因此，由积分器40执行的积分的结果为电压γVbe2_c-γVbe1_c-Vbe，从而假设积分器40具有单位增益。
如上文所陈述的，当比特流是1时，期望的是对电压-Vbe_c进行采样。由于我们知道电压Vbe_c＝γ(Vbe1_c-Vbe2_c)+Vbe＝γVbe1_c-γVbe2_c+Vbe，因此这意味着电压-Vbe_c将等于电压-γVbe1_c+γVbe2_c-Vbe。重新布置，这意味着电压-Vbe_c将等于电压Vbe2_c-γVbe1_c-Vbe，如上文直接示出的，该电压Vbe2_c-γVbe1_c-Vbe为由图3B中的积分器40执行积分的结果。
因此，当比特流是1时，积分器40根据需要对电压-Vbe_c进行积分。第二积分器50执行电压-Vbe_c的另一积分，然后将其量化以通过量化电路60生成比特流的下一比特。比特流的该下一比特将由控制信号生成器70使用，以生成控制信号Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4的新值。此外，比特流通过电路65，该电路执行低通滤波和抽取以产生输出数字代码(其中，在给定时间窗口内，1与0的比率表示期望输出μ，可以使用该期望输出来计算集成了温度传感器电路5的芯片的温度)。
现在假设由量化电路60产生的下一比特是逻辑0。在此情况下，如图4中所示出，当时钟信号CLK变换为逻辑高并且比特流是逻辑零时，控制信号生成器70使控制信号Φ1和Φ4变换为逻辑高并且保持逻辑高，直至时钟信号CLK变换为逻辑低为止，同时将控制信号Φ2和Φ3维持为逻辑低，从而开始采样阶段。在图3C中示出了该采样阶段，在图3C中可以看出：开关S7、S8以及S12闭合以跨可调整电容αCs1对参考共模电压Vcm的电压Vbe1进行采样，从而将可调整电容αCs1充电至电压α*(Vbe1-Vcm)；并且开关S25、S26以及S30闭合以跨可调整电容αCs2对参考共模电压Vcm的电压Vbe2进行采样，从而将可调整电容αCs2充电至电压α*(Vbe2-Vcm)。
此外，为了跨采样阶段和积分阶段将在第一积分器40上的电容负载维持为均匀的：开关S4、S2以及S6闭合以跨可调整电容γCs1对参考其自身的共模电压Vcm进行采样，从而将可调整电容γCs1维持于0V；开关S16、S14以及S18闭合以跨电容器Cs1对参考其自身的共模电压Vcm进行采样，从而将电容器Cs1维持于0V；开关S22、S20以及S24闭合以跨电容器Cs2对参考其自身的共模电压Vcm进行采样，从而将电容器Cs2维持于0V；并且开关S34、S32以及S36闭合以跨可调整电容γCs2对参考其自身的共模电压进行采样，从而将可调整电容γCs2维持于0V。
然后，如图4中所示出的，当时钟信号CLK变换为逻辑低时，控制信号生成器70然后使控制信号Φ1和Φ4变换为逻辑低，使控制信号Φ2变换为逻辑高，并且将控制信号Φ3维持为逻辑低，从而开始积分阶段。在图3D中示出了该积分阶段，在图3D中可以看出：开关S11和S9闭合以将电压αVcm添加至跨可调整电容αCs1存储的α*(Vbe1-Vcm)，从而将电压αVbe1施加至积分器40的非反相端子；并且开关S29和S27闭合以将电压αVcm添加至跨可调整电容αCs2存储的电压α*(Vbe2-Vcm)，从而将电压αVbe2施加至积分器40的反相端子。
此外，为了跨采样阶段和积分阶段将在第一积分器40上的电容负载维持为均匀的：开关S5和S3闭合以将γVcm添加至跨可调整电容γCs1存储的0V，从而将电压γVcm施加至积分器40的非反相端子；开关S17和S15闭合以将Vcm添加至跨电容器Cs1存储的0V，从而将电压Vcm施加至积分器40的非反相端子；开关S23和S21闭合以将Vcm添加至跨电容器Cs2存储的0V，从而将电压Vcm施加至积分器40的反相端子；并且开关S35和S33闭合以将γVcm添加至跨可调整电容γCs2存储的0V，从而将电压γVcm施加至积分器40的反相端子。
对施加至积分器40的非反相端子的电压求和产生电压αVbe1+γVcm+Vcm，而对施加至积分器40的反相端子的电压求和产生电压αVbe2+γVcm+Vcm。因此，由积分器40执行的积分的结果为电压αVbe1-αVbe2，从而假设积分器40具有单位增益。
如上文所陈述的，当比特流为0时，期望的是对电压αΔVbe＝αVbe1-αVbe2进行采样，如上文直接示出的，该电压αΔVbe＝αVbe1-αVbe2为由图3D中的积分器40执行的积分的结果。
因此，可以看出，当比特流为0时，积分器40根据需要对电压αΔVbe进行积分。第二积分器50执行电压αΔVbe的另一积分，然后将其量化以通过量化电路60生成比特流的下一比特。比特流的该下一比特将由控制信号生成器70使用以生成控制信号Φ1、Φ2、Φ3以及Φ4的新值。此外，比特流通过低通滤波和抽取电路65，该低通滤波和抽取电路执行低通滤波和抽取以产生输出数字代码(其中，在给定时间窗口内，1与0的比率表示期望输出μ，可以使用该期望输出来计算集成了温度传感器电路5的芯片的温度)。
通过使用可调整电容γCs1和γCs2，可以调整补偿电压γVnl，以使得其具有与电压Vbe相同的非线性分量，从而允许适当地校正电压Vbe的非线性分量。应注意，该实施方式缺少了使用运算放大器来生成补偿电压γVnl或引入其自身的非线性的其他电路装置。此外，通过使用可调整电容αCs1和αCs2，可以适当地缩放电压ΔVbe，但无需使用运算放大器来生成电压αΔVbe。
虽然已经相对于有限数目的实施例描述了本公开，但受益于本公开的本领域的技术人员应了解的是，可以设想不脱离如本文中所公开的本公开的范围的其他实施例。因此，本公开的范围应仅由所附权利要求书限制。

Claims (25)

1.一种温度感测电路，包括：
电压生成电路装置，包括：
第一双极结型晶体管和第二双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，并且以不同电流密度被偏置；
第三双极结型晶体管，具有被耦合至其基极的集电极，所述第三双极结型晶体管由校准电流偏置并且具有基极-发射极电压，所述第三双极结型晶体管的基极-发射极电压是与绝对温度互补的电压，所述与绝对温度互补的电压具有跨温度的弯曲的非线性度；以及
第四双极结型晶体管和第五双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，所述第五双极结型晶体管由与温度无关的恒定电流偏置，所述第四双极结型晶体管由与绝对温度成比例的电流偏置；
开关电容器电路，被配置为对由所述电压生成电路装置产生的电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样的电压；
量化电路，被配置为量化所述积分器的输出以产生比特流；
其中所述开关电容器电路在所述比特流的控制下与所述积分器协作以：
当所述比特流的最新比特为逻辑零时，引起在所述第一双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述第二双极结型晶体管的基极-发射极电压之间的差的积分，从而产生与绝对温度成比例的电压；以及
当所述比特流的所述最新比特为逻辑一时，引起在所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述与绝对温度互补的电压和所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的差的积分，从而产生与绝对温度互补的负电压，所述负电压具有跨温度可忽略不计的非线性度；以及
低通滤波器和抽取器，被配置为对由所述量化电路产生的所述比特流进行滤波和抽取，以产生指示所述温度感测电路被放置到其中的芯片的温度的电压。
2.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路包括：
第一可变电容，用于采样和保持所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第一可变电容由相同电容的数目为γ的并联电容器组成；以及
第二可变电容，用于采样和保持所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第二可变电容由相同电容的γ个并联电容器组成；
其中γ被选择为使得所述与绝对温度互补的电压的跨温度的所述弯曲的非线性度，在所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述与绝对温度互补的电压和所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的所述差的积分期间被抵消。
3.根据权利要求2所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第三可变电容，用于采样和保持所述第一双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第三可变电容由相同电容的数目为α的并联电容器组成；
第一固定电容，用于采样和保持接地；
第二固定电容，用于采样和保持所述第三双极结型晶体管的基极-发射极电压；以及
第四可变电容，用于采样和保持所述第二双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第四可变电容由相同电容的α个并联电容器组成。
4.根据权利要求3所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第一开关，具有被耦合至所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中所述第一开关响应于第三控制信号而操作；
第二开关，具有第一节点和第二节点，所述第二开关的第一节点被耦合至所述第一开关的第二节点，所述第二开关的第二节点被耦合至所述第一可变电容的第一节点，其中所述第二开关响应于第一控制信号而操作；
第三开关，具有第一节点和第二节点，所述第三开关的第一节点被耦合至所述第一可变电容的第二节点，所述第三开关的第二节点被耦合至所述积分器的非反相输入，其中所述第三开关响应于第二控制信号而操作；
第四开关，具有第一节点和第二节点，所述第四开关的第一节点被耦合至所述第一开关的第二节点，所述第四开关的第二节点被耦合至共模电压，其中所述第四开关响应于第四控制信号而操作；
第五开关，具有第一节点和第二节点，所述第五开关的第一节点被耦合至所述第一可变电容的第一节点，所述第五开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第五开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第六开关，具有第一节点和第二节点，所述第六开关的第一节点被耦合至所述第一可变电容的第二节点，所述第六开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第六开关响应于所述第一控制信号而操作。
5.根据权利要求4所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第七开关，具有被耦合至所述第一双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中所述第七开关响应于所述第四控制信号而操作；
第八开关，具有第一节点和第二节点，所述第八开关的第一节点被耦合至所述第七开关的第二节点，所述第八开关的第二节点被耦合至所述第三可变电容的第一节点，其中所述第八开关响应于所述第一控制信号而操作；
第九开关，具有第一节点和第二节点，所述第九开关的第一节点被耦合至所述第三可变电容的第二节点，所述第九开关的第二节点被耦合至所述积分器的所述非反相输入，其中所述第九开关响应于所述第二控制信号而操作；
第十开关，具有第一节点和第二节点，所述第十开关的第一节点被耦合至所述第七开关的第二节点，所述第十开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十开关响应于所述第三控制信号而操作；
第十一开关，具有第一节点和第二节点，所述第十一开关的第一节点被耦合至所述第三可变电容的第一节点，所述第十一开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十一开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第十二开关，具有第一节点和第二节点，所述第十二开关的第一节点被耦合至所述第三可变电容的第二节点，所述第十二开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十二开关响应于所述第一控制信号而操作。
6.根据权利要求5所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第十三开关，具有被耦合至接地的第一节点，其中所述第十三开关响应于所述第三控制信号而操作；
第十四开关，具有第一节点和第二节点，所述第十四开关的第一节点被耦合至所述第十三开关的第二节点，所述第十四开关的第二节点被耦合至所述第一固定电容的第一节点，其中所述第十四开关响应于所述第一控制信号而操作；
第十五开关，具有第一节点和第二节点，所述第十五开关的第一节点被耦合至所述第一固定电容的第二节点，所述第十五开关的第二节点被耦合至所述积分器的所述非反相输入，其中所述第十五开关响应于所述第二控制信号而操作；
第十六开关，具有第一节点和第二节点，所述第十六开关的第一节点被耦合至所述第十三开关的第二节点，所述第十六开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十六开关响应于所述第四控制信号而操作；
第十七开关，具有第一节点和第二节点，所述第十七开关的第一节点被耦合至所述第一固定电容的第一节点，所述第十七开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十七开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第十八开关，具有第一节点和第二节点，所述第十八开关的第一节点被耦合至所述第一固定电容的第二节点，所述第十八开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第十八开关响应于所述第一控制信号而操作。
7.根据权利要求6所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第十九开关，具有被耦合至所述第三双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中所述第十九开关响应于所述第三控制信号而操作；
第二十开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十开关的第一节点被耦合至所述第十九开关的第二节点，所述第二十开关的第二节点被耦合至所述第二固定电容的第一节点，其中所述第二十开关响应于所述第一控制信号而操作；
第二十一开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十一开关的第一节点被耦合至所述第二固定电容的第二节点，所述第二十一开关的第二节点被耦合至所述积分器的所述反相输入，其中所述第二十一开关响应于所述第二控制信号而操作；
第二十二开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十二开关的第一节点被耦合至所述第十九开关的第二节点，所述第二十二开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第二十二开关响应于所述第四控制信号而操作；
第二十三开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十三开关的第一节点被耦合至所述第二固定电容的第一节点，所述第二十三开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第二十三开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第二十四开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十四开关的第一节点被耦合至所述第二固定电容的第二节点，所述第二十四开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第二十四开关响应于所述第一控制信号而操作。
8.根据权利要求7所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第二十五开关，具有被耦合至所述第二双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中所述第二十五开关响应于所述第四控制信号而操作；
第二十六开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十六开关的第一节点被耦合至所述第二十五开关的第二节点，所述第二十六开关的第二节点被耦合至所述第四可变电容的第一节点，其中所述第二十六开关响应于所述第一控制信号而操作；
第二十七开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十七开关的第一节点被耦合至所述第四可变电容的第二节点，所述第二十七开关的第二节点被耦合至所述积分器的所述反相输入，其中所述第二十七开关响应于所述第二控制信号而操作；
第二十八开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十八开关的第一节点被耦合至所述第二十五开关的第二节点，所述第二十八开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第二十八开关响应于所述第三控制信号而操作；
第二十九开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十九开关的第一节点被耦合至所述第四可变电容的第一节点，所述第二十九开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第二十九开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第三十开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十开关的第一节点被耦合至所述第四可变电容的第二节点，所述第三十开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第三十开关响应于所述第一控制信号而操作。
9.根据权利要求8所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第三十一开关，具有被耦合至所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的第一节点，其中所述第三十一开关响应于所述第三控制信号而操作；
第三十二开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十二开关的第一节点被耦合至所述第三十一开关的第二节点，所述第三十二开关的第二节点被耦合至所述第二可变电容的第一节点，其中所述第三十二开关响应于所述第一控制信号而操作；
第三十三开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十三开关的第一节点被耦合至所述第二可变电容的第二节点，所述第三十三开关的第二节点被耦合至所述积分器的所述非反相输入，其中所述第三十三开关响应于所述第二控制信号而操作；
第三十四开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十四开关的第一节点被耦合至所述第三十一开关的第二节点，所述第三十四开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第三十四开关响应于所述第四控制信号而操作；
第三十五开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十五开关的第一节点被耦合至所述第二可变电容的第一节点，所述第三十五开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第三十五开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第三十六开关，具有第一节点和第二节点，所述第三十六开关的第一节点被耦合至所述第二可变电容的第二节点，所述第三十六开关的第二节点被耦合至所述共模电压，其中所述第三十六开关响应于所述第一控制信号而操作。
10.根据权利要求9所述的温度感测电路，还包括：控制信号生成器，被配置为在所述比特流的所述最新比特是逻辑零时：
在采样阶段中，断言所述第一控制信号和所述第四控制信号，同时解除断言所述第二控制信号和所述第三控制信号；以及
在积分阶段中，断言所述第二控制信号，同时解除断言所述第一控制信号、所述第三控制信号以及所述第四控制信号。
11.根据权利要求10所述的温度感测电路，其中所述控制信号生成器还被配置为在所述比特流的所述最新比特是逻辑一时：
在采样阶段中，断言所述第一控制信号和所述第三控制信号，同时解除断言所述第二控制信号和所述第四控制信号；以及
在积分阶段中，断言所述第二控制信号，同时解除断言所述第一控制信号、所述第三控制信号以及所述第四控制信号。
12.一种温度感测电路，包括：
电压生成电路装置，包括：
第一双极结型晶体管和第二双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，并且以不同电流密度被偏置；
第三双极结型晶体管，具有被耦合至其基极的集电极，所述第三双极结型晶体管由校准电流偏置并且具有基极-发射极电压，所述第三双极结型晶体管的基极-发射极电压是与绝对温度互补的电压，所述与绝对温度互补的电压具有跨温度的弯曲的非线性度；以及
第四双极结型晶体管和第五双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，所述第五双极结型晶体管由与温度无关的恒定电流偏置，所述第四双极结型晶体管由与绝对温度成比例的电流偏置；
开关电容器电路，被配置为对由所述电压生成电路装置产生的电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样的电压；以及
量化电路，被配置为量化所述积分器的输出以产生比特流；
其中所述开关电容器电路在所述比特流的控制下与所述积分器协作，以引起在所述第一双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述第二双极结型晶体管的基极-发射极电压之间的差的积分，从而产生与绝对温度成比例的电压，或引起在所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述与绝对温度互补的电压和所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的差的积分，从而产生与绝对温度互补的负电压，所述负电压具有跨温度可忽略不计的非线性度。
13.根据权利要求12所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路包括：
第一可变电容，用于采样和保持所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第一可变电容由相同电容的数目为γ的并联电容器组成；
第二可变电容，用于采样和保持所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第二可变电容由相同电容的γ个并联电容器组成；
其中γ被选择为使得在所述与绝对温度互补的电压的跨温度的所述弯曲的非线性度，在所述第四双极结型晶体管的基极-发射极电压与所述与绝对温度互补的电压和所述第五双极结型晶体管的基极-发射极电压的总和之间的所述差的积分期间被抵消；
第三可变电容，用于采样和保持所述第一双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第三可变电容由相同电容的数目为α的并联电容器组成；
第一固定电容，用于采样和保持接地；
第二固定电容，用于采样和保持所述第三双极结型晶体管的基极-发射极电压；以及
第四可变电容，用于采样和保持所述第二双极结型晶体管的基极-发射极电压，所述第四可变电容由相同电容的α个并联电容器组成。
14.一种西格玛-德尔塔调制模数转换器，包括：
电压生成电路装置，被配置为生成与绝对温度成比例的电压、与绝对温度互补的未校正电压、以及校正电压，所述校正电压在被添加至与所述绝对温度互补的未校正电压时产生与绝对温度互补的经校正电压，所述经校正电压具有跨温度可忽略不计的非线性度；
开关电容器电路，被配置为对由所述电压生成电路装置产生的电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样的电压；
量化电路，被配置为量化所述积分器的输出以产生比特流；
其中所述开关电容器电路在所述比特流的控制下与所述积分器协作，以使所述积分器对所述与绝对温度成比例的电压进行积分或将所述校正电压添加至所述与绝对温度互补的未校正电压，以产生所述与绝对温度互补的所述经校正电压，然后根据所述比特流的最新比特来对所述与绝对温度互补的经校正电压进行积分；以及
低通滤波器和抽取器，被配置为对由所述量化电路产生的所述比特流进行滤波和抽取，以产生指示所述西格玛-德尔塔调制模数转换器被放置到其中的芯片的温度的电压。
15.根据权利要求14所述的西格玛-德尔塔调制模数转换器，其中所述开关电容器在所述比特流的控制下与所述积分器协作以：
当所述比特流的所述最新比特是第一值时，使所述积分器对所述与绝对温度成比例的电压进行积分；以及
当所述比特流的所述最新比特是第二值时，将所述校正电压添加至所述与绝对温度互补的未校正电压，以产生所述与绝对温度互补的经校正电压，然后对所述与绝对温度互补的经校正电压进行积分。
16.根据权利要求15所述的西格玛-德尔塔调制模数转换器，其中所述第一值是逻辑零，并且所述第二值是逻辑一。
17.一种方法，包括：
生成与绝对温度成比例的电压；
生成与绝对温度互补的未校正电压；
生成校正电压；
对所述与绝对温度成比例的电压、所述与绝对温度互补的未校正电压以及所述校正电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样电压；
量化所述积分器的输出以产生比特流；
使所述积分器对所述与绝对温度成比例的电压进行积分，或使所述积分器将所述校正电压添加至所述与绝对温度互补的未校正电压，以产生所述与绝对温度互补的经校正电压，然后根据所述比特流的最新比特，来对所述与绝对温度互补的经校正电压进行积分；以及
对所述比特流进行滤波和抽取，以产生指示所述温度感测电路被放置到其中的芯片的温度的电压。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述比特流的所述最新比特是第一值时，使所述积分器对所述与绝对温度成比例的电压进行积分，并且在所述比特流的所述最新比特是第二值时，使所述积分器将所述校正电压添加至所述与绝对温度互补的未校正电压，以产生所述与绝对温度互补的经校正电压，然后对所述与绝对温度互补的经校正电压进行积分。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一值是逻辑零，并且所述第二值是逻辑一。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述校正电压在被添加至所述与绝对温度互补的未校正电压时，产生所述与绝对温度互补的经校正电压，所述经校正电压具有跨温度可忽略不计的非线性度。
21.一种温度感测电路，包括：
开关电容器电路，被配置为对由电压生成电路装置产生的电压选择性地采样，并且向积分器的输入提供经采样电压；以及
量化电路，被配置为量化所述积分器的输出以产生比特流；
其中所述开关电容器电路在所述比特流的控制下与所述积分器协作，以引起第一电压的积分或使得将校正电压添加至第二电压以产生经校正电压，然后根据所述比特流的最新比特来对所述经校正电压进行积分。
22.根据权利要求21所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路包括：
第一可变电容，用于采样和保持所述校正电压的第一分量，所述第一可变电容由相同电容的数目为γ的并联电容器组成；以及
第二可变电容，用于采样和保持所述校正电压的第二分量，所述第二可变电容由相同电容的γ个并联电容器组成；
其中γ被选择为使得在所述第二电压中的非线性度在所述经校正电压的产生和所述经校正电压的积分期间被抵消。
23.根据权利要求22所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：
第三可变电容，用于采样和保持所述第一电压的第一分量，所述第三可变电容由相同电容的数目为α的并联电容器组成；以及
第四可变电容，用于采样和保持所述第一电压的第二分量，所述第四可变电容由相同电容的α个并联电容器组成。
24.根据权利要求21所述的温度感测电路，其中所述开关电容器在所述比特流的所述最新比特是第一值时引起所述第一电压的积分，并且在所述第二电压的所述比特流的所述最新比特是第二值时引起所述经校正电压的积分。
25.根据权利要求24所述的温度感测电路，其中所述第一值是逻辑零，并且所述第二值是逻辑一。
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