CN114978170A - 一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，属于大规模数字集成电路设计领域，包括存储单元、失调误差补偿模块、增益误差补偿模块和加法器1；所述失调误差补偿模块、所述增益误差补偿模块、所述加法器1这三个模块在模拟电路每次输出未补偿温度值T_source之前会发生一次全局复位。本发明为高精度温度传感器失调误差和增益误差补偿提供一种有效的解决方案，能够针对高精度温度传感器模拟电路的采样温度实现失调补偿和增益补偿，大幅提高测试精度。

Description

一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路

技术领域

本发明涉及大规模数字集成电路设计技术领域，特别涉及一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路。

背景技术

温度传感器在医疗、安防等领域应用广泛。芯片级的模拟传感器中，感温探头和采样电路一般采用模拟器件实现，模拟器件工作状态受温度影响较大，导致采集的温度结果会有失调误差和增益误差。只有失调误差和增益误差得到有效的补偿，温度传感器才能实现更高的精度，因此这成为现在亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，以解决背景技术中的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，包括存储单元、失调误差补偿模块、增益误差补偿模块和加法器1；

所述存储单元存储失调误差配置和增益误差配置；所述失调误差补偿模块根据测试温度值，选取所述存储单元中对应的失调误差配置对所述测试温度值进行失调误差补偿值计算；所述增益误差补偿模块根据所述测试温度值，选取所述存储单元对应的增益误差配置进行增益误差补偿值计算；所述加法器1的作用是将所述测试温度值、所述失调误差补偿值、所述增益误差补偿值三者求和，输出补偿后的温度值；

所述失调误差补偿模块、所述增益误差补偿模块、所述加法器1这三个模块在模拟电路每次输出未补偿温度值T_source之前会发生一次全局复位。

在一种实施方式中，所述存储单元包括EEPROM模块和RegMap模块；

所述EEPROM模块存储所述失调误差补偿模块和所述增益误差补偿模块需要的补偿量值；

所述RegMap模块的功能有两个：一是在上电时接收所述EEPROM模块发送的补偿量值，二是存储补偿后的温度值T_calib；其中所述失调误差补偿模块需要的补偿量值为offset(1)和offset(2)，所述增益误差补偿模块需要的补偿量值为gain(i)，i＝1,2…12。

在一种实施方式中，所述失调误差补偿模块包括粗补偿和细补偿两个子模块；所述粗补偿模块对未补偿温度值T_source做粗补偿；所述细补偿模块是对粗补偿后的温度做细补偿，所述失调误差补偿模块的输出结果为T_{no_offset}值，并输送至增益误差补偿模块。

在一种实施方式中，所述增益误差补偿模块包括温度区间序列发送器、温度区间匹配判决器、累计补偿量计算单元、当前区间补偿量计算单元和加法器2；

所述温度区间序列发送器的作用是发送温度区间值，区间值为edge(j)，j＝1,2…13；温度区间值等间距，间距为T_delta，edge(j+1)＝edge(j)+T_delta，对应温度区间为(edge(1),edge(2)]，(edge(2),edge(3)]，(edge(3),edge(4)]，(edge(4),edge(5)]，(edge(5),edge(6)]，(edge(6),edge(7)]，(edge(7),edge(8)]，(edge(8),edge(9)]，(edge(9),edge(10)]，(edge(10),edge(11)]，(edge(11),edge(12)]，(edge(12),edge(13)]；对应区间编号为1、2、3…12；

所述温度区间匹配判决器判断T_{no_offset}值所在温度区间，输出信号为flag并输送至所述累计补偿量计算单元和所述当前区间补偿量计算单元；未匹配到温度区间时flag＝0，匹配到对应温度区间后flag＝1；假设T_{no_offset}落在第k个温度区间，即edge(k)<T_{no_offset}≤edge(k+1)，k＝1,2,3，…，12；

所述累计补偿量计算单元计算T_{no_offset}值所在温度区间之前的累计补偿值，flag＝0时累加进行，flag＝1时累加结束，输出结果

所述当前区间补偿量计算单元计算T_{no_offset}所在温度区间的补偿值，该模块在flag＝0时不工作，flag＝1时工作并输出ΔT_{calib_current}＝gain(k)×[T_{no_offset}-edge(k)]；

加法器2计算全部的增益误差补偿量ΔT_{calib_all}，输出结果ΔT_{calib_all}＝ΔT_{calib_acc}+ΔT_{calib_current}。

在一种实施方式中，所述加法器1的作用是将全部增益误差补偿量ΔT_{calib_all}和去除失调误差的温度值T_{no_offset}求和，计算出最终结果T_calib。

在本发明提供的温度传感器失调误差和增益误差补偿电路中，包括存储单元、失调误差补偿模块、增益误差补偿模块和加法器1；所述失调误差补偿模块、所述增益误差补偿模块、所述加法器1这三个模块在模拟电路每次输出未补偿温度值T_source之前会发生一次全局复位。本发明能够针对高精度温度传感器模拟电路的采样温度实现失调补偿和增益补偿，大幅提高测试精度。

附图说明

图1是本发明提供的一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路整体架构示意图；

图2是本发明提供的一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路校准效果示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。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。

本发明提供一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其整体结构如图1所示，包括存储单元、失调误差补偿模块、增益误差补偿模块和加法器1。所述存储单元存储失调误差配置和增益误差配置；所述失调误差补偿模块根据测试温度值，选取所述存储单元中对应的失调误差配置对所述测试温度值进行失调误差补偿值计算；所述增益误差补偿模块根据所述测试温度值，选取所述存储单元对应的增益误差配置进行增益误差补偿值计算；所述加法器1的作用是将所述测试温度值、所述失调误差补偿值、所述增益误差补偿值三者求和，输出补偿后的温度值；所述失调误差补偿模块、所述增益误差补偿模块、所述加法器1这三个模块在模拟电路每次输出未补偿温度值T_source之前会发生一次全局复位。

请继续参阅图1，所述存储单元包括EEPROM模块和RegMap模块。所述EEPROM模块存储所述失调误差补偿模块和所述增益误差补偿模块需要的补偿量值。所述RegMap模块的功能有两个：一是在上电时接收所述EEPROM模块发送的补偿量值，二是存储补偿后的温度值T_calib。所述失调误差补偿模块需要的补偿量值为offset(1)和offset(2)，所述增益误差补偿模块需要的补偿量值为gain(i)，i＝1,2…12。

所述失调误差补偿模块包括粗补偿和细补偿两个子模块。所述粗补偿模块的作用是对未补偿温度值T_source做粗补偿(即粗略的失调误差补偿)；所述细补偿模块是对粗补偿后的温度做细补偿(即精细的失调误差补偿)，所述失调误差补偿模块的输出结果为T_{no_offset}值，失调误差补偿效果如图2所示。

所述增益误差补偿模块包括温度区间序列发送器、温度区间匹配判决器、累计补偿量计算单元、当前区间补偿量计算单元和加法器2。所述温度区间序列发送器的作用是发送温度区间值，温度区间值为-50、-33、-16、1、18、35、52、69、86、103、120、137、154，对应温度区间为(-50,-33]，(-33,-16]，(-16,1]，(1,18]，(18,35]，(35,52]，(53,69]，(69,86]，(86,103]，(103,120]，(120,137]，(137,154]；对应区间编号为1、2、3、…、12。

所述温度区间匹配判决器的作用是判断T_{no_offset}值落在哪个温度区间，输出信号为flag至所述累计补偿量计算单元和所述当前区间补偿量计算单元；未匹配到温度区间时flag＝0，匹配到对应温度区间后flag＝1，假设T_{no_offset}落在第5个温度区间，即18<T_{no_offset}≤35。

所述累计补偿量计算单元的作用是计算T_{no_offset}值所在温度区间之前的累计补偿值，flag＝0时累加进行，flag＝1时累加结束，输出结果

所述当前区间补偿量计算单元的作用是计算T_{no_offset}所在温度区间的补偿值，该模块在flag＝0时不工作，flag＝1时工作并输出ΔT_{calib_current}＝gain(5)×(T_{no_offset}-18)；加法器2的作用是计算全部的增益误差补偿量ΔT_{calib_all}，输出结果ΔT_{calib_all}＝ΔT_{calib_acc}+ΔT_{calib_current}。

加法器1的作用是将全部增益误差补偿量ΔT_{calib_all}和去除失调误差的温度值T_{no_offset}求和，计算出最终结果T_calib。最终补偿效果见图2。

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，本发明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，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其特征在于，包括存储单元、失调误差补偿模块、增益误差补偿模块和加法器1，

所述存储单元存储失调误差配置和增益误差配置；所述失调误差补偿模块根据测试温度值，选取所述存储单元中对应的失调误差配置对所述测试温度值进行失调误差补偿值计算；所述增益误差补偿模块根据所述测试温度值，选取所述存储单元对应的增益误差配置进行增益误差补偿值计算；所述加法器1的作用是将所述测试温度值、所述失调误差补偿值、所述增益误差补偿值三者求和，输出补偿后的温度值；

所述失调误差补偿模块、所述增益误差补偿模块、所述加法器1这三个模块在模拟电路每次输出未补偿温度值T_source之前会发生一次全局复位。

2.如权利要求1所述的温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其特征在于，所述存储单元包括EEPROM模块和RegMap模块；

所述EEPROM模块存储所述失调误差补偿模块和所述增益误差补偿模块需要的补偿量值；

所述RegMap模块的功能有两个：一是在上电时接收所述EEPROM模块发送的补偿量值，二是存储补偿后的温度值T_calib；其中所述失调误差补偿模块需要的补偿量值为offset(1)和offset(2)，所述增益误差补偿模块需要的补偿量值为gain(i)，i＝1,2…12。

3.如权利要求2所述的温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其特征在于，所述失调误差补偿模块包括粗补偿和细补偿两个子模块；所述粗补偿模块对未补偿温度值T_source做粗补偿；所述细补偿模块是对粗补偿后的温度做细补偿，所述失调误差补偿模块的输出结果为T_{no_offset}值，并输送至增益误差补偿模块。

4.如权利要求3所述的温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其特征在于，所述增益误差补偿模块包括温度区间序列发送器、温度区间匹配判决器、累计补偿量计算单元、当前区间补偿量计算单元和加法器2；

所述温度区间序列发送器的作用是发送温度区间值，区间值为edge(j)，j＝1,2…13；温度区间值等间距，间距为T_delta，edge(j+1)＝edge(j)+T_delta，对应温度区间为(edge(1),edge(2)]，(edge(2),edge(3)]，(edge(3),edge(4)]，(edge(4),edge(5)]，(edge(5),edge(6)]，(edge(6),edge(7)]，(edge(7),edge(8)]，(edge(8),edge(9)]，(edge(9),edge(10)]，(edge(10),edge(11)]，(edge(11),edge(12)]，(edge(12),edge(13)]；对应区间编号为1、2、3…12；

所述温度区间匹配判决器判断T_{no_offset}值所在温度区间，输出信号为flag并输送至所述累计补偿量计算单元和所述当前区间补偿量计算单元；未匹配到温度区间时flag＝0，匹配到对应温度区间后flag＝1；假设T_{no_offset}落在第k个温度区间，即edge(k)<T_{no_offset}≤edge(k+1)，k＝1,2,3，…，12；

所述累计补偿量计算单元计算T_{no_offset}值所在温度区间之前的累计补偿值，flag＝0时累加进行，flag＝1时累加结束，输出结果

所述当前区间补偿量计算单元计算T_{no_offset}所在温度区间的补偿值，该模块在flag＝0时不工作，flag＝1时工作并输出ΔT_{calib_current}＝gain(k)×[T_{no_offset}-edge(k)]；

加法器2计算全部的增益误差补偿量ΔT_{calib_all}，输出结果ΔT_{calib_all}＝ΔT_{calib_acc}+ΔT_{calib_current}。

5.如权利要求4所述的温度传感器失调误差和增益误差补偿电路，其特征在于，所述加法器1的作用是将全部增益误差补偿量ΔT_{calib_all}和去除失调误差的温度值T_{no_offset}求和，计算出最终结果T_calib。

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