CN113758589B - 一种温度检测电路、芯片及温度检测方法 - Google Patents

一种温度检测电路、芯片及温度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种温度检测电路、芯片及温度检测方法。温度检测电路包括第一MOS管～第七MOS管、第一电阻～第六电阻和第一反相器；第一MOS管的栅极及其漏极、第二MOS管的栅极、第三MOS管的漏极相互连接于第一节点；第二MOS管的漏极、第四MOS管的漏极、第五MOS管的栅极、第六MOS管的栅极及其漏极相互连接于第二节点；第三MOS管的栅极、第四MOS管的栅极、第二电阻的一端、第三电阻的一端相互连接于第三节点，第三MOS管的源极与第五电阻的一端相连；第四MOS管的源极与第五电阻的另外一端及第四电阻的一端相互连接。温度检测电路可以对芯片的温度进行检测，并且面积小，结构简单，功耗低。

Description

一种温度检测电路、芯片及温度检测方法
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种温度检测电路、芯片及温度检测方法。
背景技术
在集成电路技术中，温度检测电路是一种实时监测片上温度的模块，用于实现过温控制，温度补偿等功能，在现代SOC(system-on-a-chip，片上系统)芯片产品中得到了广泛应用。
传统的温度检测电路通常利用BJT(Bipolar Junction Transistor，双极型晶体管)的电流与温度之间的指数关系来构建温度检测电路，但BJT型温度检测电路存在面积大，结构复杂，功耗过高的问题。
发明内容
本发明提供了一种温度检测电路、芯片及温度检测方法，以解决现有的温度检测电路存在面积大、结构复杂和功耗过高的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度检测电路，所述温度检测电路包括第一MOS管～第七MOS管、第一电阻～第六电阻和第一反相器；
所述第一MOS管的栅极及其漏极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的漏极相互连接于第一节点；
所述第二MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极、所述第五MOS管的栅极、所述第六MOS管的栅极及其漏极相互连接于第二节点；
所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第二电阻的一端、第三电阻的一端相互连接于第三节点，所述第三MOS管的源极与所述第五电阻的一端相连；
所述第四MOS管的源极与所述第五电阻的另外一端及所述第四电阻的一端相互连接；
所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的源极、所述第六电阻的一端、所述第一反相器的输入端相互连接于第四节点；
所述第七MOS管的栅极和所述第一反相器的输出端相互连接，所述第七MOS管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二电阻的另外一端相互连接于第六节点；
所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第五MOS管的源极均与电源正极相连；
所述第七MOS管的源极与电源负极相连；
所述第一电阻的另外一端、所述第四电阻的另外一端、所述第六电阻的另外一端分别与所述电源负极相连；
所述第三电阻的另外一端与所述电源正极相连；
所述第一反相器的输出端为所述温度检测电路的第一输出端；
其中，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为PMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为NMOS管。
可选的，所述温度检测电路还包括第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端相互连接，所述第二反相器的输出端为所述温度检测电路的第二输出端。
本发明还提供了另一种温度检测电路，所述温度检测电路包括第一MOS管～第七MOS管、第一电阻～第六电阻和第一反相器；
所述第一MOS管的栅极及其漏极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的漏极相互连接于第一节点；
所述第二MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极、所述第五MOS管的栅极、所述第六MOS管的栅极及其漏极相互连接于第二节点；
所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第二电阻的一端、第三电阻的一端相互连接于第三节点，所述第三MOS管的源极与所述第五电阻的一端相连；
所述第四MOS管的源极与所述第五电阻的另外一端及所述第四电阻的一端相互连接；
所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的源极、所述第六电阻的一端、所述第一反相器的输入端相互连接于第四节点；
所述第七MOS管的栅极和所述第一反相器的输出端相互连接，所述第七MOS管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二电阻的另外一端相互连接于第六节点；
所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第五MOS管的源极均与电源负极相连；
所述第七MOS管的源极与电源正极相连；
所述第一电阻的另外一端、所述第四电阻的另外一端、所述第六电阻的另外一端分别与所述电源正极相连；
所述第三电阻的另外一端与所述电源负极相连；
所述第一反相器的输出端为所述温度检测电路的第一输出端；
其中，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为NMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为PMOS管。
本发明还提供了一种芯片，所述芯片中设置有上述所述的一种温度检测电路。
可选的，所述芯片中设置有多个所述温度检测电路。
可选的，多个所述温度检测电路均匀分布在所述芯片中。
本发明还提供了一种温度检测方法，所述温度检测方法包括以下步骤：
将上述任一项所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
使所述第三MOS管和第四MOS管工作在亚阈值区；
判断所述第一反相器的输出端的电位是否发生跳变，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
本发明还提供了另一种温度检测方法，所述温度检测方法包括以下步骤：
将上述所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
使所述第三MOS管和第四MOS管工作在亚阈值区；
判断所述第二反相器的输出端是否由高电平变为低电平，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
本发明提供的一种温度检测电路、芯片及温度检测方法可以对芯片的温度进行检测，并且温度检测电路的面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种温度检测电路的结构示意图。
图2是本发明一实施例提供的一种温度检测方法的流程示意图。
[附图标记说明如下]：
第一MOS管-M1、第二MOS管-M2、第三MOS管-M3、第四MOS管-M4、第五MOS管-M5、第六MOS管-M6、第七MOS管-M7；
第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6；
第一反相器-INV1，第二反相器-INV2，第二反相器INV2的输出-VOUT；
第一节点-N1、第二节点-N2、第三节点-N3、第四节点-N4、第五节点-N5、第六节点-N6；
电源正极-VDD、电源负极-VSS。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的一种温度检测电路、芯片及温度检测方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一、
如图1所示，本实施例提供了一种温度检测电路，所述温度检测电路包括第一MOS管M1～第七MOS管M7、第一电阻R1～第六电阻R6、第一反相器INV1；
所述第一MOS管M1的栅极及其漏极、所述第二MOS管M2的栅极、所述第三MOS管M3的漏极相互连接于第一节点N1；
所述第二MOS管M2的漏极、所述第四MOS管M4的漏极、所述第五MOS管M5的栅极、所述第六MOS管M6的栅极及其漏极相互连接于第二节点N2；
所述第三MOS管M3的栅极、所述第四MOS管M4的栅极、所述第二电阻R2的一端、第三电阻R3的一端相互连接于第三节点N3，所述第三MOS管M3的源极与所述第五电阻R5的一端相连；
所述第四MOS管M4的源极与所述第五电阻R5的另外一端及所述第四电阻R4的一端相互连接；
所述第五MOS管M5的漏极、所述第六MOS管M6的源极、所述第六电阻R6的一端、所述第一反相器INV1的输入端相互连接于第四节点N4；
所述第七MOS管M7的栅极和所述第一反相器INV1的输出端相互连接，所述第七MOS管M7的漏极与所述第一电阻R1的一端及所述第二电阻R2的另外一端相互连接于第六节点N6；
所述第一MOS管M1的源极、所述第二MOS管M2的源极、所述第五MOS管M5的源极均与电源正极VDD相连；
所述第七MOS管M7的源极与电源负极VSS相连；其中，电源负极VSS等同于接地；
所述第一电阻R1的另外一端、所述第四电阻R4的另外一端、所述第六电阻R6的另外一端分别与所述电源负极VSS相连；
所述第三电阻R3的另外一端与所述电源正极VDD相连；
所述第一反相器INV1的输出端为所述温度检测电路的第一输出端；
其中，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为PMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为NMOS管。
本实施例提供的一种温度检测电路可以集成在芯片中，在测量温度时，第三MOS管M3和第四MOS管M4工作在亚阈值区，则流过第五电阻R5的电流与温度呈正相关。假设芯片温度从低变高上升时，第二节点N2的电压起始为低电平，第五MOS管M5导通，第四节点N4为高电平，第一反相器INV1的输出端第五节点N5为低电平。
当温度逐渐上升时，流过第五电阻R5的电流逐渐变大，使第一节点N1的电压逐渐下降，第二节点N2的电压将逐渐上升，当电压足够大时，第五MOS管M5将进入截止区，此时第四节点N4电压变低，第一反相器INV1的输出端第五节点N5由低变高。第五节点N5变为高电平将导致第七MOS管M7导通，导致第三节点N3的分压变高，使得第三节点N3的电压变的更高，如此正反馈可以保证输出电压VOUT不会受各种噪声扰动发生抖动。
当所述第一反相器INV1的输出端VOUT由低变高时，即所述温度检测电路的第一输出端由低变高时，表示芯片的温度超过预设阈值，需要进行降温操作或其它操作。
本实施例提供的一种温度检测电路，面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
实施例二、
可选的，所述温度检测电路还包括第二反相器INV2，所述第二反相器INV2的输入端与所述第一反相器INV1的输出端相互连接，所述第二反相器INV2的输出端为所述温度检测电路的第二输出端。
第一反相器INV1的输出端第五节点N5为低电平时，第二反相器INV2的输出端VOUT为高电平；第一反相器INV1的输出端第五节点N5由低变高，第二反相器INV2的输出端VOUT由高变低。当所述第二反相器INV2的输出端VOUT由高变低时，即所述温度检测电路的第二输出端由高变低时，同样表示芯片的温度超过预设阈值，需要进行降温操作或其它操作。增加第二反相器INV2可以提高温度检测电路的驱动能力。
实施例三、
基于与上述一种温度检测电路相同的技术构思，本实施例还提供了另一种温度检测电路，该温度检测电路与图1所示的温度检测电路的区别在于：所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第五MOS管的源极均与电源负极相连；所述第七MOS管的源极与电源正极相连；所述第一电阻的另外一端、所述第四电阻的另外一端、所述第六电阻的另外一端分别与所述电源正极相连；所述第三电阻的另外一端与所述电源负极相连；所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为NMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为PMOS管。
本实施例提供的一种温度检测电路，通过监测所述温度检测电路的第一输出端即第一反相器的输出端的电位是否由高电平变为低电平，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
基于与上述一种温度检测电路相同的技术构思，本实施例还提供了一种芯片，所述芯片中设置有上述任一实施例所述的一种温度检测电路。
本实施例提供的一种芯片所包含的温度检测电路，面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
可选的，一个芯片中设置有多个所述温度检测电路。多个所述温度检测电路可以对芯片中不同位置的温度进行检测。
可选的，多个所述温度检测电路均匀分布在所述芯片中。这样获取的检测结果可以更加准确地反应出芯片的温度。
基于与上述一种温度检测电路相同的技术构思，本实施例还提供了一种温度检测方法，所述温度检测方法包括以下步骤：
将实施例一～实施例三任一项所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
使所述第三MOS管和第四MOS管工作在亚阈值区；
判断所述第一反相器的输出端的电位是否发生跳变，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
本实施例提供的一种温度检测方法可以对芯片的温度进行检测，并且所使用的温度检测电路的面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
基于与上述一种温度检测电路相同的技术构思，本实施例还提供了另一种温度检测方法，如图2所示，所述温度检测方法包括以下步骤：
S1、将实施例二所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
S2、使所述第三MOS管M3和第四MOS管M4工作在亚阈值区；
S3、判断所述第二反相器INV2的输出端是否由高电平变为低电平，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。其中，所述预设阈值可以人为设定，例如设定为80℃。
本实施例提供的一种温度检测方法可以对芯片的温度进行检测，并且所使用的温度检测电路的面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
综上所述，本发明提供的一种温度检测电路、芯片及温度检测方法可以对芯片的温度进行检测，并且温度检测电路的面积小，结构简单，功耗低，易于实现，而且可靠性高，适用于工业生产。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第一MOS管～第七MOS管、第一电阻～第六电阻和第一反相器；
所述第一MOS管的栅极及其漏极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的漏极相互连接于第一节点；
所述第二MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极、所述第五MOS管的栅极、所述第六MOS管的栅极及其漏极相互连接于第二节点；
所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第二电阻的一端、第三电阻的一端相互连接于第三节点，所述第三MOS管的源极与所述第五电阻的一端相连；
所述第四MOS管的源极与所述第五电阻的另外一端及所述第四电阻的一端相互连接；
所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的源极、所述第六电阻的一端、所述第一反相器的输入端相互连接于第四节点；
所述第七MOS管的栅极和所述第一反相器的输出端相互连接，所述第七MOS管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二电阻的另外一端相互连接于第六节点；
所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第五MOS管的源极均与电源正极相连；
所述第七MOS管的源极与电源负极相连；
所述第一电阻的另外一端、所述第四电阻的另外一端、所述第六电阻的另外一端分别与所述电源负极相连；
所述第三电阻的另外一端与所述电源正极相连；
所述第一反相器的输出端为所述温度检测电路的第一输出端；
其中，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为PMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为NMOS管。
2.如权利要求1所述的一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路还包括第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述第一反相器的输出端相互连接，所述第二反相器的输出端为所述温度检测电路的第二输出端。
3.一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括第一MOS管～第七MOS管、第一电阻～第六电阻和第一反相器；
所述第一MOS管的栅极及其漏极、所述第二MOS管的栅极、所述第三MOS管的漏极相互连接于第一节点；
所述第二MOS管的漏极、所述第四MOS管的漏极、所述第五MOS管的栅极、所述第六MOS管的栅极及其漏极相互连接于第二节点；
所述第三MOS管的栅极、所述第四MOS管的栅极、所述第二电阻的一端、第三电阻的一端相互连接于第三节点，所述第三MOS管的源极与所述第五电阻的一端相连；
所述第四MOS管的源极与所述第五电阻的另外一端及所述第四电阻的一端相互连接；
所述第五MOS管的漏极、所述第六MOS管的源极、所述第六电阻的一端、所述第一反相器的输入端相互连接于第四节点；
所述第七MOS管的栅极和所述第一反相器的输出端相互连接，所述第七MOS管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二电阻的另外一端相互连接于第六节点；
所述第一MOS管的源极、所述第二MOS管的源极、所述第五MOS管的源极均与电源负极相连；
所述第七MOS管的源极与电源正极相连；
所述第一电阻的另外一端、所述第四电阻的另外一端、所述第六电阻的另外一端分别与所述电源正极相连；
所述第三电阻的另外一端与所述电源负极相连；
所述第一反相器的输出端为所述温度检测电路的第一输出端；
其中，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第五MOS管和所述第六MOS管均为NMOS管，所述第三MOS管、所述第四MOS管和所述第七MOS管均为PMOS管。
4.一种芯片，其特征在于，所述芯片中设置有权利要求1～3任一项所述的一种温度检测电路。
5.如权利要求4所述的一种芯片，其特征在于，所述芯片中设置有多个所述温度检测电路。
6.如权利要求5所述的一种芯片，其特征在于，多个所述温度检测电路均匀分布在所述芯片中。
7.一种温度检测方法，其特征在于，所述温度检测方法包括以下步骤：
将权利要求1～3任一项所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
使所述第三MOS管和第四MOS管工作在亚阈值区；
判断所述第一反相器的输出端的电位是否发生跳变，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
8.一种温度检测方法，其特征在于，所述温度检测方法包括以下步骤：
将权利要求2所述的一种温度检测电路集成到一个芯片中；
使所述第三MOS管和第四MOS管工作在亚阈值区；
判断所述第二反相器的输出端是否由高电平变为低电平，如果是，则判定所述芯片的温度超过预设阈值；如果否，则判定所述芯片的温度未超过所述预设阈值。
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一种新型的过温保护电路设计;范子荣;祝文君;;山西大同大学学报(自然科学版)(第02期);全文 *
一种高精度过温保护电路的设计;谭玉麟;冯全源;;电子器件(第01期);全文 *
用于超高频标签芯片的低功耗高稳定时钟电路;许仕龙;魏恒;陈燕;;太赫兹科学与电子信息学报(第02期);全文 *

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CN113758589A (zh) 2021-12-07

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