CN114879808A - 温度检测芯片及其ptat电路、温度传感器 - Google Patents

温度检测芯片及其ptat电路、温度传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器，其中，该温度检测芯片的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，电流镜输出单元可以根据偏置产生单元所提供的偏置电流进行工作，以输出测温信号，并且，偏置产生单元和/或电流镜输出单元包括三个以上的镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件中的控制开关控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以得到多个不同的检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而能够降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。

Description

温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器
技术领域
本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器。
背景技术
随着集成电路设计的发展，利用集成电路对温度进行检测的技术越来越成熟，其中应用广泛的有射频识别测温。
在射频识别测温芯片中，是利用天线收集的能量，将温度信息转换为电学信号。天线收集到的能量相比较提供电池的射频识别芯片来说，能利用的能量是很低且不能长时间连续提供的，因此在低功耗的情况下，由于没有持续电源供应，设计低误差的温度传感器成为了一个比较难易实现的方式，许多温度传感器并无法有效地缩小误差，因此这种温度传感器所检测出来的温度并不准确，极大地影响了测温之后所需要执行的步骤。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种温度检测芯片的PTAT(Proportional to Absolute Temperature，与绝对温度成正比)电路，能够根据多个检测结果测得一个更加准确的结果，降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。
本发明的第二个目的在于提出一种温度检测芯片。
本发明的第三个目的在于提出一种温度传感器。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出一种温度检测芯片的PTAT电路，该温度检测芯片的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，所述偏置产生单元用于向所述电流镜输出单元提供偏置电流，所述电流镜输出单元用于对所述偏置电流进行镜像，以输出测温信号，其中，所述偏置产生单元和所述电流镜输出单元中的至少一个包括三个以上的镜像电流晶体管、开关控制组件，所述开关控制组件与每个所述镜像电流晶体管相连，所述开关控制组件被配置为控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以降低所述PTAT电路的电流源变化比例。
本发明实施例的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，电流镜输出单元可以根据偏置产生单元所提供的偏置电流进行工作，以输出测温信号，并且，偏置产生单元和/或电流镜输出单元包括三个以上的镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件中的控制开关控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以得到多个不同的检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而能够降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。
在本发明的一些实施例中，在所述电流镜输出单元或者所述偏置产生单元包括M个镜像电流晶体管、所述开关控制组件时，所述开关控制组件包括M个控制开关，每个所述控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其余控制开关的轮转控制信号不同，其中，M为大于等于3的整数。
在本发明的一些实施例中，所述电流镜输出单元还包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第二三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第一三极管的基极与集电极相连，所述第二三极管的基极与集电极相连，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连。
在本发明的一些实施例中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
在本发明的一些实施例中，所述偏置产生单元还包括第一电阻、第二电阻、差分放大器、第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第四三极管的发射极通过所述第一电阻分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第三三极管的基极通过所述第二电阻与集电极相连，所述第四三极管的基极与集电极相连后连接到所述第二电阻，所述差分放大器的正输入端连接到所述第一电阻，所述差分放大器的负输入端连接到所述第三三极管的发射极，所述差分放大器的输出端连接到每个所述镜像电流晶体管的栅极。
在本发明的一些实施例中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
在本发明的一些实施例中，在所述电流镜输出单元包括M个镜像电流晶体管和第一开关控制组件、且所述偏置产生单元包括N个镜像电流晶体管和第二开关控制组件时，所述第一开关控制组件包括M个第一控制开关，每个所述第一控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个第一控制开关中的一个第一控制开关的轮转控制信号与其余第一控制开关的轮转控制信号不同，M为大于等于3的整数；所述第二开关控制组件包括N个第二控制开关，每个所述第二控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述N个镜像电流晶体管进行轮转时，所述N个第二控制开关中的一个第二控制开关的轮转控制信号与其余第二控制开关的轮转控制信号不同，N为大于等于3的整数。
在本发明的一些实施例中，所述开关控制组件采用先合后断的方式进行轮转。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种温度检测芯片，该温度检测芯片包括上述第一方面实施例所述的温度检测芯片的PTAT电路和两步式ADC电路，其中，所述两步式ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)电路包括SAR(SuccessiveApproximation Register，逐次逼近式)模数转换器和Σ-Δ型模数转换器，所述两步式ADC电路通过所述SAR模数转换器对所述测温信号进行粗糙模数转换处理后，再通过所述Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理，获得数字温度信号。
本发明实施例的温度检测芯片包括上述第一方面实施例的温度检测芯片的PTAT电路和两步式ADC电路，PTAT电路输出的测温信号可以通过两步式ADC电路进行粗转换和细转换，以得到数字温度信号。由此，该实施例中的温度检测芯片通过上述实施例中的PTAT电路能够根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而降低PTAT电路的误差，以提高温度信号的检测精度。
在本发明的一些实施例中，温度检测芯片还包括动态元件匹配单元，所述动态元件匹配单元对应所述SAR模数转换器设置，用于在所述Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理时对所述SAR模数转换器的输入电压进行轮转配置，以降低所述SAR模数转换器的电压比例差。
在本发明的一些实施例中，所述动态元件匹配单元包括：第一电容模组，所述第一电容模组设置在所述SAR模数转换器的第一输入端，所述第一电容模组包括多个并联的第一电容支路，每个所述第一电容支路包括串联的第一开关和第一电容；第二电容模组，所述第二电容模组设置在所述SAR模数转换器的第二输入端，所述第二电容模组包括多个并联的第二电容支路，每个所述第二电容支路包括串联的第二开关和第二电容；其中，多个所述第一开关和多个所述第二开关被配置为根据所述Σ-Δ型模数转换器的输出结果控制相应的电容进行轮转。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种温度传感器，该温度传感器包括上述第二方面实施例所述的温度检测芯片。
本发明实施例的温度传感器通过上述实施例中的温度检测芯片，能够检测得到更加准确的测试结果，降低电路的检测误差，进而能够测得更加精准的温度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是传统的PTAT电路示意图；
图2是根据本发明一个实施例的温度检测芯片的PTAT电路示意图；
图3根据本发明一个具体实施例的电流源电源转换的信号示意图；
图4是根据本发明另一个实施例的温度检测芯片的PTAT电路示意图；
图5是根据本发明又一个实施例的温度检测芯片的PTAT电路示意图；
图6是根据本发明实施例的温度检测芯片的结构框图；
图7是根据本发明一个实施例的温度检测芯片的部分电路示意图；
图8是根据本发明一个实施例的芯片接口示意图；
图9是根据本发明一个实施例的两步式ADC的元件匹配轮转示意图；
图10是根据本发明实施例的温度传感器的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器。
首先需要说明的是，本发明的技术方案主要用于降低射频识别线路温度传感器的测温误差，提供了一种在满足低功耗前提下，利用动态元件匹配轮转决策的电路，能够通过轮转决策测出多个检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的结果，以降低PTAT电路输出的电压误差以及与PTAT电路的输出相连的缩放式模数转换器的误差，实现更加线性的电压变化范围和更加精准的缩放式模数转换器的输入，从而可以输出误差更低，精度更高的温度检测信号。
图1是传统的PTAT电路示意图，如图1所示，该PTAT电路可以将左边的偏置电路上的电流线性的复制到电流镜像输出单元上进行输出，但是，在复制过程中，往往会存在误差。例如，在正常复制过程中，图1中偏置电路上的电路与电流镜像输出单元上的电流之间的比例为假设为m，但是实际复制过程中可能存在误差，所以导致出现一个△m的误差，也就是说，电流镜会出现一个比例误差△m/m，该比例误差可以使得最终的测温结果会产生很大的误差。
另一个误差来源与图1中的电流比例pE，该电流比例所造成的误差△pE一般是由MOS管级联电流镜实现的，在最坏的情况下，这个电流的误差可以用以下公式进行表示，△pE/pE＝2/(Vgs/VT-1)*|△VT/VT|+|△μp/μp|+|△COX/COX|+|△W/W|+|△L/L|，其中μp代表空穴迁移率，COX代表单位面积的氧化物电容，L为晶体管的长度，W为晶体管的宽度，VT为阈值电压，Vgs为两个pMOS管中的栅源电压，其中，△VT、△μp、△COX、△W和△L都为对应参数的误差项。
可以理解的是，在上述两个误差中，通过图1所示的PTAT电路而检测得到的测温信号其准确度并不高，并且通过该PTAT电路参与测试所得到的测温结果产生的误差更大。
为了解决图1中所存在的技术问题，本发明提出了一种温度检测芯片的PTAT电路10，如图2所示，本实施例中的PTAT电路10包括偏置产生单元11和电流镜输出单元12，偏置产生单元11用于向电流镜输出单元12提供偏置电流，电流镜输出单元12用于对偏置电流进行镜像，以输出测温信号，其中，偏置产生单元11和电流镜输出单元12中的至少一个包括三个以上的镜像电流晶体管、开关控制组件121，开关控制组件121与每个镜像电流晶体管相连，开关控制组件121被配置为控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以降低PTAT电路10的电流源变化比例。
具体地，首先需要说明的是，图2所示的PTAT电路10中电流镜输出单元12包括有六个镜像电流晶体管，图中并未对每个晶体管进行标号，每个镜像电流晶体管都与开关控制组件121连接，可以理解的是，开关控制组件121中包括有多个控制开关，各个单元中的控制开关的数量与镜像电流晶体管的数量相等，例如图2中的电流镜输出单元12中的开关控制组件121的数量与电流镜输出单元12中的镜像电流晶体管的数量相等。同理，在其他具体实施例中，偏置产生单元11中的开关控制组件的数量与偏置产生单元11中的镜像电流晶体管的数量相等。并且，开关控制组件121中的每个控制开关都与其对应的镜像电流晶体管连接，例如，镜像电流晶体管MP1与控制开关1211连接，以此类推。
更具体地，在该实施例中，通过开关控制组件121可以控制电流镜输出单元12中的六个镜像电流晶体管进行轮转，具体可以通过与镜像电流晶体管连接的控制开关对镜像电流晶体管进行控制，以实现六个镜像电流晶体管依次接入不同的三极管，以完成对六个镜像电流晶体管的轮转。
在该实施例中，在电流镜输出单元或者偏置产生单元包括M个镜像电流晶体管、开关控制组件时，开关控制组件包括M个控制开关，每个控制开关与一个镜像电流晶体管对应相连，其中，在M个镜像电流晶体管进行轮转时，M个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其余控制开关的轮转控制信号不同，其中，M为大于等于3的整数。
具体地，在该实施例中，如图2所示，M的具体取值为六，那么开关控制组件121中的控制开关也为六个。在控制六个镜像电流晶体管进行轮转时，六个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其他五个控制开关的轮转控制信号不同，具体如图2所示，控制开关1211的轮转控制信号与开关控制组件121中的其他控制开关不同。当然，控制开关1211的轮转控制信号也可以与其他五个控制开关的轮转控制信号替换，以实现镜像电流晶体管的轮转。
在该实施例中，如图2所示，本发明的电流镜像输出单元12还包括第一三极管Q1和第二三极管Q2，第一三极管Q1的发射极分别与每个控制开关的第一端相连，第二三极管Q2的发射极分别与每个控制开关的第二端相连，每个控制开关的固定端分别对应连接到每个镜像电流晶体管的源极，第一三极管Q1的基极与集电极相连，第二三极管Q2的基极与集电极相连，第一三极管Q1的基极与第二三极管Q2的基极相连。并且，在M个镜像电流晶体管进行轮转时，M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
具体地，参见图2，本实施例中的电流镜像输出单元12还包括有第一三极管Q1和第二三极管Q2，需要说明的是，图2只是镜像电流晶体管轮转过程中一个具体的阶段，可以理解的，在镜像电流晶体管轮转的过程中，始终有一路电流源经过与其对应的控制开关输入到第一三极管Q1的发射极中，其余剩下的几路电流源则都经过各自对应的控制开关输入到第二三极管Q2的发射极中。通过对控制开关的切换，所有电流源都有机会单独输入到第一三极管Q1中，且同时其他的几路输入到第二三极管Q2中，从而可以降低失调，保证了第误差的温度信号的输出。
在该实施例中，开关控制组件采用先合后断的方式进行轮转。
具体地，该实施例中为了保证M路电路中始终有电流，可以运用make beforebreak(关断前先使能)的形式，等下一个打开的电流源完成切换后，再切换上一个电流源，以保证与第一三极管Q1不会被关断。
更具体地，参见图3，图3为电流源电源转换的信号示意图，其中，具体信号为SHA<5：0>六路信号，一开始时，在使能信号置为高后，设置SHA<5>为1，SHA<4：0>为0，以使SHA<5>控制的电流源控制电流流入第一三极管Q1，其余SHA<4：0>控制的电流源控制电流流入第二三极管Q2。然后在时钟信号的控制下，令SHA<5>为0，SHA<4>为1，SHA<3：0>为0，依次循环。直到SHA<0>为1，SHA<5：1>为0后，在下一个时钟周期内，重新令SHA<4>为1，其余位数为0依次循环直至使能信号值为零。进而能够得到多个温度信号，并通过多个温度信号计算得到一个较为准确的结果，具体的计算可以对多个温度信号进行求平均。通过试验仿真可知，按照上述方法所检测到的温度信号，其三倍误差4.4mV降低为±0.5mV，即3sigma＝±4.4mV降低为±0.5mV。
在本发明的另一个实施例中，如图4所示，偏置产生单元11还包括第一电阻R1、第二电阻R2、差分放大器、第三三极管Q3和第四三极管Q4，第三三极管Q3的发射极分别与每个控制开关的第一端相连，第四三极管Q4的发射极通过第一电阻R1分别与每个控制开关的第二端相连，每个控制开关的固定端分别对应连接到每个镜像电流晶体管的源极，第三三极管Q3的基极通过第二电阻R2与集电极相连，第四三极管Q4的基极与集电极相连后连接到第二电阻R2，差分放大器的正输入端连接到第一电阻R1，差分放大器的负输入端连接到第三三极管Q3的发射极，差分放大器的输出端连接到每个镜像电流晶体管的栅极。
具体地，如图4所示，PTAT电路10包括偏置产生单元11和电流镜输出单元12，其中，偏置产生单元11包括有第一电阻R1、第二电阻R2、差分放大器、第三三极管Q3和第四三极管Q4，在该实施例中，偏置产生单元11包括有M个镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件包括有M各控制开关，每个控制开关与一个镜像电流晶体管对应连接，其中，在M个镜像电流晶体管进行轮转时，M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
首先需要说明的是，图4所示的PTAT电路10中偏置产生单元11包括有六个镜像电流晶体管，图中并未对每个晶体管进行标号，每个镜像电流晶体管都与开关控制组件111连接，可以理解的是，开关控制组件111中包括有多个控制开关，各个单元中的控制开关的数量与镜像电流晶体管的数量相等，例如图4中的偏置产生单元11中的开关控制组件111的数量与偏置产生单元11中的镜像电流晶体管的数量相等。并且，开关控制组件111中的每个控制开关都与其对应的镜像电流晶体管连接，例如，镜像电流晶体管MP1与控制开关1111连接，以此类推。
更具体地，在该实施例中，通过开关控制组件111可以控制偏置产生单元11中的六个镜像电流晶体管进行轮转，具体可以通过与镜像电流晶体管连接的控制开关对镜像电流晶体管进行控制，以实现六个镜像电流晶体管依次接入不同的三极管，以完成对六个镜像电流晶体管的轮转。
在该实施例中，如图4所示，M的具体取值为六，那么开关控制组件111中的控制开关也为六个。在控制六个镜像电流晶体管进行轮转时，六个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其他五个控制开关的轮转控制信号不同，具体如图4所示，控制开关1111的轮转控制信号与开关控制组件111中的其他控制开关不同。当然，控制开关1111的轮转控制信号也可以与其他五个控制开关的轮转控制信号替换，以实现镜像电流晶体管的轮转。
需要说明的是，将镜像电流晶体管和开关控制组件设置在偏置产生单元的具体实施方式，可以参见上述实施例中将镜像电流晶体管和开关控制组件设置在电流镜输出单元的具体实施方式，在此不再赘述。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，在电流镜输出单元12包括M个镜像电流晶体管和第一开关控制组件121、且偏置产生单元11包括N个镜像电流晶体管和第二开关控制组件111时，第一开关控制组件111包括M个第一控制开关，每个第一控制开关与一个镜像电流晶体管对应相连，其中，在M个镜像电流晶体管进行轮转时，M个第一控制开关中的一个第一控制开关的轮转控制信号与其余第一控制开关的轮转控制信号不同，M为大于等于3的整数；第二开关控制组件121包括N个第二控制开关，每个第二控制开关与一个镜像电流晶体管对应相连，其中，在N个镜像电流晶体管进行轮转时，N个第二控制开关中的一个第二控制开关的轮转控制信号与其余第二控制开关的轮转控制信号不同，N为大于等于3的整数。
本实施例的具体实施方式可以参见上述实施例中的具体实施方式，在此不再赘述，需要说明的是，可以控制第一开关控制组件或第二开关控制组件处于第一状态，则另一个开关控制组件可以完成一个使能控制信号的循环，接着改变处于第一状态的开关控制组件的状态，使其处于第二状态，然后控制另一开关控制组件完成一个使能控制信号的循环，以此类推，使得改变状态的开关控制组件能够循环完所有开关状态。
由误差比例公式△pE/pE＝2/(Vgs/VT-1)*|△VT/VT|+|△μp/μp|+|△COX/COX|+|△W/W|+|△L/L|可知，本发明实施例通过动态元件匹配技术可以减小该误差比例，从而获得更精确的电流比例，减小引入的误差。
综上，本发明实施例的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，电流镜输出单元可以根据偏置产生单元所提供的偏置电流进行工作，以输出测温信号，并且，偏置产生单元和/或电流镜输出单元包括三个以上的镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件中的控制开关控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以得到多个不同的检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而能够降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。
图6是根据本发明实施例的温度检测芯片的结构框图。
进一步地，如图6所示，本发明提出了一种温度检测芯片100，该温度检测芯片100包括上述实施例中的温度检测芯片的PTAT电路10和两步式ADC电路20，其中，两步式ADC电路20包括SAR模数转换器和Σ-Δ型模数转换器，两步式ADC电路20通过SAR模数转换器对测温信号进行粗糙模数转换处理后，再通过Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理，获得数字温度信号。
具体地，在该实施例中，PTAT电路10和两步式ADC电路20相连，两步式ADC电路20可以从PTAT电路10中获取到温度模拟信号，并对该温度模拟信号进行模数转换，以得到温度数字信号。
更具体地，两步式ADC电路20先通过SAR模数转换器进行粗转换，然后再利用Σ-Δ型模数转换器对经过粗转换得到的结果进行细转换，以得到数字温度信号。需要说明的是，SAR模数转换器和Σ-Δ型模数转换器的具体实施步骤可以参见相关技术的介绍，在此不进行具体介绍。
在该实施例中，如图7所示，温度检测芯片100还包括动态元件匹配单元30，动态元件匹配单元30对应SAR模数转换器设置，用于在Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理时对SAR模数转换器的输入电压进行轮转配置，以降低SAR模数转换器的电压比例差。
具体地，如图7所示，温度检测芯片100还包括动态元件匹配单元30，该动态元件匹配单元30可以设置在PTAT电路10和两步式ADC电路20之间。具体动态元件匹配单元30的输入端VIN两端分别与PTAT电路10中的VBE1和VBE2连接，而动态元件匹配单元30的输出端则直接与两步式ADC电路20中的SAR模数转换器对应设置。通过动态元件匹配单元30可以动态分配连接到SAR模数转换器中的电容，进而得到多个结果，并最终可以从这多个结果中计算得到精准的温度模拟信号，再利用两步式ADC电路20对该温度模拟信号进行转换以得到温度数字信号。
更具体地，在该实施例中，动态元件匹配单元30包括：第一电容模组，第一电容模组设置在SAR模数转换器的第一输入端，第一电容模组包括多个并联的第一电容支路，每个第一电容支路包括串联的第一开关和第一电容；第二电容模组，第二电容模组设置在SAR模数转换器的第二输入端，第二电容模组包括多个并联的第二电容支路，每个第二电容支路包括串联的第二开关和第二电容；其中，多个第一开关和多个第二开关被配置为根据Σ-Δ型模数转换器的输出结果控制相应的电容进行轮转。
具体地，如图7所示，动态元件匹配单元30包括有第一电容模组和第二电容模块，并且，两个电容模组中的每个电容都串联有一个开关，该开关可以控制与其串联的电容是否连接到SAR模数转换器中，而具体的控制信号则可以根据Σ-Δ型模数转换器的输出结果进行控制。
举例而言，如图8和图9所示，在SD_STATE变高之后，根据SAR模数转换器输出的结果，给予DEC<29:1>不同的赋值，每经过一个时钟周期，初始的指针开始向下移动，直到Pointer＝29后，下一步将Pointer置零，使Pointer照此规律进行循环。
参见图9，举例而言，假设DEC<29：1>的结果为17，第一周期中，将Pointer的初始化值设为零，即DEC<16：1>全部为一，DEC<18：17>＝-Compout，DEC<29：19>为0。第二个周期中，Pointer置为1，则DEC<18：2>全部等于1，DEC<20：19>＝-Compout，DEC<29：21>为0，并且DEC<1>为0。其中，Compout表示输出，DEC<18：17>＝-Compout即当前的输出结果在17和18这个区间之中。依次类推，当Pointer＝21后，下一步，Pointer＝0，按照此规律进行循环，通过仿真能够得到，以此处理之后，结果误差可以从3sigma＝±68mV降低为±5.5mV。
本发明实施例通过PTAT电路和模数转换电路双重使用，可以保证最后得到的温度检测结果的精度，有效避免了相关技术中温度传感器检测到的温度失调过大的问题，同时还具有低成本低功耗的优点。
综上，本发米昂实施例的温度检测芯片能够根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而降低芯片电路的检测误差，以提高温度信号的检测精度。
图10是根据本发明实施例的温度传感器的结构框图。
进一步地，如图10所示，本发明提出了一种温度传感器200，该温度传感器200包括上述实施例的温度检测芯片100。
本发明实施例的温度传感器通过上述实施例中的温度检测芯片，能够检测得到更加准确的测试结果，降低电路的检测误差，进而能够测得更加精准的温度。
另外，本发明实施例的温度传感器的其他构成及作用对本领域的技术人员来说是已知的，为减少冗余，此处不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，包括偏置产生单元和电流镜输出单元，所述偏置产生单元用于向所述电流镜输出单元提供偏置电流，所述电流镜输出单元用于对所述偏置电流进行镜像，以输出测温信号，其中，
所述偏置产生单元和所述电流镜输出单元中的至少一个包括三个以上的镜像电流晶体管、开关控制组件，所述开关控制组件与每个所述镜像电流晶体管相连，所述开关控制组件被配置为控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以降低所述PTAT电路的电流源变化比例。
2.根据权利要求1所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述电流镜输出单元或者所述偏置产生单元包括M个镜像电流晶体管、所述开关控制组件时，所述开关控制组件包括M个控制开关，每个所述控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其余控制开关的轮转控制信号不同，其中，M为大于等于3的整数。
3.根据权利要求2所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，所述电流镜输出单元还包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第二三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第一三极管的基极与集电极相连，所述第二三极管的基极与集电极相连，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连。
4.根据权利要求3所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
5.根据权利要求2所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，所述偏置产生单元还包括第一电阻、第二电阻、差分放大器、第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第四三极管的发射极通过所述第一电阻分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第三三极管的基极通过所述第二电阻与集电极相连，所述第四三极管的基极与集电极相连后连接到所述第二电阻，所述差分放大器的正输入端连接到所述第一电阻，所述差分放大器的负输入端连接到所述第三三极管的发射极，所述差分放大器的输出端连接到每个所述镜像电流晶体管的栅极。
6.根据权利要求5所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
7.根据权利要求1所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述电流镜输出单元包括M个镜像电流晶体管和第一开关控制组件、且所述偏置产生单元包括N个镜像电流晶体管和第二开关控制组件时，
所述第一开关控制组件包括M个第一控制开关，每个所述第一控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个第一控制开关中的一个第一控制开关的轮转控制信号与其余第一控制开关的轮转控制信号不同，M为大于等于3的整数；
所述第二开关控制组件包括N个第二控制开关，每个所述第二控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述N个镜像电流晶体管进行轮转时，所述N个第二控制开关中的一个第二控制开关的轮转控制信号与其余第二控制开关的轮转控制信号不同，N为大于等于3的整数。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，所述开关控制组件采用先合后断的方式进行轮转。
9.一种温度检测芯片，其特征在于，包括：
根据权利要求1-8中任一项所述的温度检测芯片的PTAT电路；
两步式ADC电路，所述两步式ADC电路包括SAR模数转换器和Σ-Δ型模数转换器，所述两步式ADC电路通过所述SAR模数转换器对所述测温信号进行粗糙模数转换处理后，再通过所述Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理，获得数字温度信号。
10.根据权利要求9所述的温度检测芯片，其特征在于，还包括动态元件匹配单元，所述动态元件匹配单元对应所述SAR模数转换器设置，用于在所述Σ-Δ型模数转换器进行精细模数转换处理时对所述SAR模数转换器的输入电压进行轮转配置，以降低所述SAR模数转换器的电压比例差。
11.根据权利要求10所述的温度检测芯片，其特征在于，所述动态元件匹配单元包括：
第一电容模组，所述第一电容模组设置在所述SAR模数转换器的第一输入端，所述第一电容模组包括多个并联的第一电容支路，每个所述第一电容支路包括串联的第一开关和第一电容；
第二电容模组，所述第二电容模组设置在所述SAR模数转换器的第二输入端，所述第二电容模组包括多个并联的第二电容支路，每个所述第二电容支路包括串联的第二开关和第二电容；
其中，多个所述第一开关和多个所述第二开关被配置为根据所述Σ-Δ型模数转换器的输出结果控制相应的电容进行轮转。
12.一种温度传感器，其特征在于，包括根据权利要求9-11中任一项所述的温度检测芯片。
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