CN115420334A - 监测装置、电子设备和监测方法 - Google Patents

Abstract

一种监测装置、电子设备和监测方法。该监测装置包括信号获取模块和信号处理模块。信号获取模块包括：带隙基准电路单元，配置为在第一模式下提供正温度系数电压以及第一参考电压，在第二模式下提供第二参考电压；信号选择单元，配置为在第一模式下选择接收带隙基准电路单元提供的正温度系数电压以及在第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号。信号处理模块配置为在第一模式下对输入信号以及第一参考电压进行第一处理以及在第二模式下对输入信号以及第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。该监测装置可以将温度监测和电压监测等多个功能整合到同一个装置中，具备测量精度高、成本低，集成简单和切换快速等优点。

Description

监测装置、电子设备和监测方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种监测装置、电子设备和监测方法。

背景技术

随着CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺的不断发展，芯片的集成度越来越高。对于高度集成的芯片，一方面，如果芯片在工作过程中内部的热耗急剧增加，则会导致芯片温度过高，甚至会直接导致芯片烧毁。因此，芯片内部通常提供高精度的温度传感器以监测过热问题。另一方面，为了监测芯片内部电源或地的电压降或节点电压，通常另外设计相应的监测电路来监测芯片内部重要的信号电压，以提高芯片可监测性。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种监测装置，该监测装置包括：信号获取模块，包括：带隙基准电路单元，配置为在第一模式下提供正温度系数电压以及第一参考电压，在第二模式下提供第二参考电压，以及信号选择单元，配置为在所述第一模式下选择接收所述带隙基准电路单元提供的所述正温度系数电压以及在所述第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号；以及信号处理模块，配置为在所述第一模式下对所述输入信号以及所述第一参考电压进行第一处理以及在所述第二模式下对所述输入信号以及所述第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

例如，本公开至少一实施例提供的监测装置还包括计算模块，所述计算模块配置为接收所述输出数据，以及在所述第一模式下，将所述输出数据转换为温度值，在所述第二模式下，将所述输出数据转换为电压值。

例如，本公开至少一实施例提供的监测装置还包括控制模块，所述控制模块与所述信号获取模块和所述信号处理模块耦接，配置为提供第一控制信号以使得所述监测装置分别工作在所述第一模式或所述第二模式。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述信号获取模块包括电压输入子模块，所述电压输入子模块包括电平移位电路，所述电平移位电路配置为接收被监测节点电压和所述第二参考电压，以基于第二控制信号对所述被监测节点电压按照第一预处理方式进行预处理，以产生第一预处理电压。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述控制模块还配置为提供所述第二控制信号，以使得所述电平移位电路和所述信号处理模块基于第一预处理方式耦接工作。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述第一预处理方式包括第一移位方式、第二移位方式和第三移位方式，所述电平移位电路配置为，在所述第一移位方式下，响应于所述被监测节点电压大于或等于第一电压且小于或等于第二电压，将所述被监测节点电压作为所述第一预处理电压，在所述第二移位方式下，响应于所述被监测节点电压小于所述第一电压，将所述被监测节点电压与第一偏移电压之和作为所述第一预处理电压，在所述第三移位方式下，响应于所述被监测节点电压大于所述第二电压，将所述被监测节点电压与第二偏移电压之差作为所述第一预处理电压。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述电压输入子模块还包括输入缓冲电路，所述输入缓冲电路耦接在所述电平移位电路和所述信号选择单元之间，配置为对所述第一预处理电压进行缓冲处理，以产生所述第一输入电压。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述信号处理模块包括模数转换子模块，所述模数转换子模块配置为，在所述第一模式下，将所述输入信号与所述第一参考电压作对比，以产生第一码流，或者，在所述第二模式下，将所述输入信号与所述第二参考电压作对比，以产生第二码流。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述模数转换子模块还配置为，对所述第一码流或第二码流进行第一转换，以产生第一输出数据。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述信号处理模块还包括数字控制子模块，所述被监测节点电压按照第一移位方式、第二移位方式和第三移位方式被第一预处理，以产生第一预处理电压，所述数字控制子模块配置为，在所述第一模式或所述第一移位方式下，将所述第一输出数据输出为所述输出数据，在所述第二移位方式下，将所述第一输出数据与第一偏移值之差进行所述第二转换，以产生所述输出数据，在所述第三移位方式下，将所述第一输出数据与第二偏移值之和进行所述第二转换，以产生所述输出数据。

例如，在本公开至少一实施例提供的监测装置中，所述模数转换子模块还配置为，接收启动信号和完成信号，以及在所述第一模式下，基于所述启动信号开始所述第一处理，以及基于所述完成信号结束所述第一处理，或者，在所述第二模式下，基于所述启动信号开始所述第二处理，以及基于所述完成信号结束所述第二处理。

本公开至少一实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括本公开任一实施例提供的监测装置。

本公开至少一实施例还提供一种监测方法，该方法包括：获取带隙基准电路单元在第一模式下提供的正温度系数电压以及第一参考电压，或者在第二模式下提供的第二参考电压；以及在所述第一模式下选择接收所述带隙基准电路单元提供的所述正温度系数电压，以及在所述第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号；以及在所述第一模式下对所述输入信号以及所述第一参考电压进行第一处理，以及在所述第二模式下对所述输入信号以及所述第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

例如，本公开至少一实施例提供的监测方法还包括，接收所述输出数据；在所述第一模式下，将所述输出数据转换为温度值，或者，在所述第二模式下，将所述输出数据转换为电压值。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。

图1A为一种温度监测电路的结构示意图；

图1B为一种电压监测电路的结构示意图；

图2为本公开至少一实施例提供的一种监测装置的示意框图；

图3A示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路的框图。

图3B示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路的电路示意图。

图3C示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路在第一模式下的电路示意图。

图3D示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路在第二模式下的电路示意图。

图3E示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路的工作原理的框图。

图4A为本公开至少一实施例提供的另一种监测装置的示意框图；

图4B为本公开至少一实施例提供的又一种监测装置的示意框图；

图5A为本公开至少一实施例提供的一种输入缓冲电路的工作电压容许范围的示意图；

图5B为本公开至少一实施例提供的一种电平移位电路的工作电压容许范围的示意图；

图6为本公开至少一实施例提供的一种监测装置的工作流程的示意图；

图7为本公开至少一实施例提供的一种电子设备的示意框图；

图8为本公开至少一实施例提供的另一种电子设备的示意框图；

图9为本公开至少一实施例提供的一种监测方法一个示例的流程示意图；以及

图10为本公开至少一实施例提供的一种监测方法另一示例的流程示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面通过几个具体的实施例对本公开进行说明。为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，可省略已知功能和已知部件的详细说明。当本公开实施例的任一部件在一个以上的附图中出现时，该部件在每个附图中由相同或类似的参考标号表示。

温度监测电路和电压监测电路广泛应用于各类片上系统(System on Chip，SoC)芯片之中。温度监测电路和电压监测电路可以基于外部电源或任何其它电路提供的参考电压来操作，参考电压通常相对于诸如温度之类的外部因素基本不变化。例如，温度监测电路和电压监测电路可以分别包括对应的带隙基准电路。带隙基准电路，又称带隙基准源(Bandgap Reference)，一方面提供对工艺角-电源电压-温度(PVT)的变化不敏感的参考电压，另一方面提供与温度成正相关的正温度系数电压。

带隙基准电路的类型主要有以下几种：双极晶体管(BJT)型、电阻型、全MOSFET型等，其中以基于双极晶体管(三极管)的结构最为常见。一般地，双极晶体管(三极管)的基极-发射极电压(V_BE)具有负温度系数。然而，当两个三极管具有不同增益而在成一定比例的电流密度(例如，成倍数关系)下工作时，它们各自的基极-发射极电压之间的差值(ΔV_BE)将与绝对温度成正向变动关系，即具有正温度系数。

图1A为一种温度监测电路的结构示意图。例如，如图1A所示，温度监测电路包括带隙基准电路、模拟数字转换电路(Analog-to-Digital Converter，ADC)和缩放电路。例如，在带隙基准电路中，将电流I₁、pI₁和I₂分别注入到双极晶体管rA_E、A_E和A₂的发射极，双极晶体管rA_E、A_E和A₂上会分别产生负温度系数电压V_BE1、V’_BE1和V_BE2。V_BE1和V’_BE1之差ΔV_BE是一个正温度系数的电压。将正温度系数的电压通过运算放大器输出，得到α倍ΔV_BE的正温度系数电压V_PTAT，V_PTAT可以用如下公式(1)表示：

V_PTAT＝αΔV_BE (1)

例如，将双极晶体管A₂上产生的负温度系数电压V_BE2与正温度系数电压V_PTAT相加组合，可以得到对温度相对更不敏感的参考电压V_REF，例如，V_REF可以用如下公式(2)表示：

V_REF＝V_BE2+αΔV_BE (2)

例如，将带隙基准电路产生的参考电压V_REF和正温度系数电压V_PTAT输入到一个经过适当设计的ADC中，可以得到一个与绝对温度成正向变动关系的温度系数μ_T。结合公式(1)和公式(2)，温度系数μ_T可以用如下公式(3)表示：

例如图1A所示，将温度系数μ_T通过缩放电路进行数字控制、数制转换等处理，可以获得所需的输出值Dout。然后，将温度系数用输出值Dout表示，并将温度系数进行线性化处理就可以得到摄氏温度值Tout。

图1B为一种电压监测电路的结构示意图。例如，如图1B所示，电压监测电路包括带隙基准电路、模拟数字转换电路(ADC)和缩放电路。例如，在带隙基准电路中，将电流I₁、I₁和I₂分别注入到双极晶体管Q1、N*Q1和Q2的发射极，双极晶体管Q1、N*Q1和Q2会分别产生负温度系数电压V_BE3、V’_BE3和V_BE。V_BE3和V’_BE3之差ΔV’_BE是一个正温度系数的电压。将双极晶体管Q2上产生的负温度系数电压V_BE与正温度系数电压ΔV’_BE相加组合，可以得到对温度相对更不敏感的参考电压V’_REF，例如，V’_REF可以用如下公式(4)表示：

V′_REF＝V_BE+ΔV′_BE (4)

例如，将SoC内部节点电压V_in和带隙基准电路产生的参考电压V’_REF输入到一个经过适当设计的ADC中，通过ADC比较SoC内部节点电压和参考电压，可以得到与参考电压成比例的电压系数μ_V，例如，μ_V可以用如下公式(5)表示：：

将μ_V进行线性化处理就可以得到输入电压值。例如，如图1B所示，将μ_V通过缩放电路进行数字控制、数制转换等处理，可以获得所需的输出值Dout。然后，将电压系数用输出值Dout表示，并将电压系数进行线性化处理就可以得到输入电压值Vout。

温度监测和电压监测在SoC中是两个独立的功能模块，在设计、制造时通过两个独立的IP(Intellectual Property)模块来实现，这种配置主要有以下几方面的缺点：首先，在一定程度上增加了芯片的面积、功耗、绕线资源等额外的成本；其次，为了提高温度监测电路和电压监测电路的精度，通常需要进行校准以消除工艺方面的偏差，两个独立的IP模块就需要两次校准，这样就会引入额外的测试成本(例如，自动化测试设备(AutomaticTest Equipment，ATE)成本)；第三，无法同时保证温度测量和电压测量的精确度，并且测量范围相对较窄。

本公开至少一实施例提供一种监测装置，该监测装置包括：信号获取模块和信号处理模块。信号获取模块包括带隙基准电路单元和信号选择单元。带隙基准电路单元配置为在第一模式下提供正温度系数电压以及第一参考电压，在第二模式下提供第二参考电压；信号选择单元配置为在第一模式下选择接收带隙基准电路单元提供的正温度系数电压以及在第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号。信号处理模块配置为在第一模式下对输入信号以及第一参考电压进行第一处理以及在第二模式下对输入信号以及第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

本公开的一些实施例还提供一种对应于上述监测装置的电子设备，以及对应于上述监测装置的监测控制方法。

本公开至少一实施例提供的监测装置、电子设备和监测方法，在第一模式和第二模式下，通过同一带隙基准电路单元提供不同的参考电压，通过信号选择单元选择不同的测量信号，并采用同一个信号获取模块进行信号采样，从而可以将温度监测和电压监测等多个功能整合到同一个监测装置中，减小了芯片的电路面积和功耗，并具备测量精度高、成本低，集成简单和切换快速等优点。

下面，将参考附图详细地说明本公开至少一实施例。应当注意的是，不同的附图中相同的附图标记将用于指代已描述的相同的元件。

图2为本公开至少一实施例提供的一种监测装置的示意框图。

例如，如图2所示，监测装置100包括信号获取模块110和信号处理模块120。信号获取模块110包括带隙基准电路单元111和信号选择单元112。例如，带隙基准电路单元111配置为在第一模式下提供正温度系数电压以及第一参考电压，在第二模式下提供第二参考电压；信号选择单元112配置为在第一模式下选择接收带隙基准电路单元111提供的正温度系数电压以及在第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号。例如，带隙基准电路单元111可以为各种形式的带隙基准电路，信号选择单元112可以为多选一数据选择器(MUX)，本公开的实施例对此不作限制。

例如，信号处理模块120配置为在第一模式下对输入信号以及第一参考电压进行第一处理以及在第二模式下对输入信号，以及第二参考电压进行第二处理，以分别产生输出数据。例如，信号获取模块110还包括电压输入子模块113，电压输入子模块113配置为向信号选择单元112提供第一输入电压以供在第二模式中使用，例如，电压输入子模块113配置为将从其他电路模块/单元获得的输入电压进行处理或未处理，再提供至信号选择单元112作为第一输入电压，以供在第二模式中使用。

例如，如图2所示，监测装置100还包括控制模块130。控制模块130与信号获取模块110和信号处理模块120耦接，配置为提供第一控制信号以使得监测装置100分别工作在第一模式或第二模式。例如，控制模块130可以通过数字电路或模拟电路实现，本公开的实施例对此不作限制。

例如，在一些示例中，第一模式可以为温度监测模式，第二模式可以为电压监测模式。例如，控制模块130向信号获取模块110和信号处理模块120分别提供第一控制信号。例如，在一些示例中，当第一控制信号为高电平时，监测装置100工作在第一模式，可以对测试对象进行温度监测；当第一控制信号为低电平时，监测装置100工作在第二模式，可以对测试对象进行电压监测。又例如，第一控制信号的在不同的值(例如，不同的二进制值00和01)时，分别使得检测装置100工作在不同的模式，例如，本公开的实施例对于第一控制信号的模式不做限制。

例如，在第一模式下，带隙基准电路单元111提供正温度系数电压以及第一参考电压，信号选择单元112选择接收带隙基准电路单元111提供的正温度系数电压作为输入信号；信号处理模块120对该输入信号以及带隙基准电路单元111提供的第一参考电压进行第一处理，以产生输出数据。

例如，在第二模式下，带隙基准电路单元111提供第二参考电压，信号选择单元112选择接收电压输入子模块113提供的第一输入电压作为输入信号；信号处理模块120对该输入信号以及带隙基准电路单元111提供的第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

例如，监测装置100还可以包括计算模块(图中未示出)。该计算模块配置为接收输出数据，以及在第一模式下将输出数据转换为温度值，在第二模式下将输出数据转换为电压值。

需要说明的是，第一模式和第二模式也可以为除温度和电压之外的其他监测模式，本公开的实施例对此不作限制。

下面将参照图3A～图3E详细描述根据本公开的至少一实施例提供的带隙基准电路的结构，该带隙基准电路例如为图2中的带隙基准电路单元111的示例电路结构。

图3A示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路200的框图。

如图3A所示，根据本公开至少一实施例，带隙基准电路200可以包括正温度系数模块210、参考电压发生模块220和正温度系数电压发生模块230。正温度系数模块210被配置为产生正温度系数电流。参考电压发生模块220被配置为复制由正温度系数模块210产生的正温度系数电流以产生参考电压V_REF。正温度系数电压发生模块230被配置为复制由正温度系数模块210产生的正温度系数电流以产生正温度系数电压V_PTAT。

如图3A所示，带隙基准电路200还包括模式切换模块240。模式切换模块240与正温度系数模块210和参考电压发生模块220电连接，并且被配置为接收第一控制信号，以使带隙基准电路200可以在不同模式(例如，第一模式或第二模式)下工作。如图3A所示，带隙基准电路200还可以可选地包括电源抑制调整模块250。电源抑制调整模块250被配置为对带隙基准电路200接收到的电源电压去噪音。

下面将结合图3B进一步描述带隙基准电路200的上述各模块中的元件。

图3B示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路200的电路示意图。

如上所述，带隙基准电路200可以包括被配置为产生正温度系数电流的正温度系数模块210、被配置为复制正温度系数电流以产生参考电压V_REF的参考电压发生模块220和被配置为复制正温度系数电流以产生正温度系数电压V_PTAT的正温度系数电压发生模块230。

如图3B所示的实施例中，正温度系数模块210可以包括第一三极管Q₁和第二三极管Q₂。第一三极管Q₁具有第一放大系数β₁，并且第一三极管Q₁的集电极和基极与第一公共电压端V_SS相连接。第二三极管Q₂具有第一放大系数β₂，并且第二三极管Q₂的集电极与第一公共电压端V_SS相连接。这里，第一公共电压端V_SS可以是公共接地电压端。在一些示例中，第一三极管Q₁的第一放大系数β₁可以与第二三极管Q₂的第一放大系数β₂相同。这里，为了简洁起见，假设第一三极管Q₁和第二三极管Q₂的放大系数均为β。在另一示例中，第二三极管Q₂可以是由多个三极管并联实现的，例如，第二三极管Q₂可以是由多个(例如，N个，N为常数)与第一三极管Q₁相同的三极管并联实现，在这种情况下，第二三极管Q₂相当于N*Q1。在一些示例中，N可以为大于1的任意整数，例如，N为8或15等，本公开的实施例对此不作限制。第一公共电压端V_SS例如为接地电压端。

如图3B所示，正温度系数模块210还可以包括第一电阻R₁、第二电阻R₂和第三电阻R₃。第一电阻R1的第一端与第二三极管Q2的发射极相连接，在工作时，使得第一电阻R₁的两端之间的电压差被设置为等于第一三极管Q₁的基极-发射极电压差V_BE1和第二三极管Q₂的基极-发射极电压差V_BE2之间的差值ΔV_BE，由此流过第一电阻R₁的电流即为正温度系数电流I_PTAT，其中I_PTAT＝ΔV_BE/R₁。第二电阻R₂的第一端与第一三极管Q₁的基极相连接，其第二端与第一公共电压端V_SS相连接(例如，接地)。第三电阻R₃的第一端与第二三极管Q₂的基极相连接，其第二端与第一公共电压端V_SS相连接(例如，接地)。

如图3B所示，正温度系数模块210还可以包括钳位模块215。钳位模块215的第一输入端连接到第一节点X₁并与第一三极管Q₁的发射极相连接，钳位模块215的第二输入端连接到第二节点X₂并与第一电阻R₁的第二端相连接。该钳位模块215被配置为使第一节点X₁处相对于第一公共电压端V_SS的电压与第二节点X₂处相对于第一公共电压端V_SS的电压相同。

进一步地，根据本公开一实施例，钳位模块215可以包括比较电路A₁、第一晶体管M₁和第二晶体管M₂。

如图3B所示，比较电路A₁的第一输入端和第二输入端分别作为钳位模块215的第一输入端和第二输入端。具体地，比较电路A₁的第一输入端连接到第一节点X₁并与第一三极管Q₁的发射极相连接，比较电路A₁的第二输入端连接到第二节点X₂并与第一电阻R₁的第二连接端相连接。

如图3B所示，第一晶体管M₁的第一源漏极与第二公共电压端V_DD相连接，第一晶体管M₁的第二源漏极连接到第一节点X₁并与第一三极管Q₁的发射极相连接，并且第一晶体管M₁的栅极与比较电路A₁的输出端相连接。第二晶体管M₂的第一源漏极也与第二公共电压端V_DD相连接，第二晶体管M₂的第二源漏极连接到第二节点X₂并与第一电阻R₁的第二连接端相连接，并且第二晶体管M₂的栅极与比较电路A₁的输出端相连接。在一些实施例中，比较电路A₁可以是运算放大器，通过将比较电路A₁的输出端与连接到第一节点X₁的第一晶体管M₁的栅极和连接到第二节点X₂的第二晶体管M₂的栅极相连接，可以调节并使得第一节点X₁处相对于第一公共电压端V_SS的电压与第二节点X₂处相对于第一公共电压端V_SS的电压相同。应理解，第二公共电压端V_DD不同于第一公共电压端V_SS，例如，第二公共电压端V_DD可以是电源电压端，其提供的电压高于第一公共电压端V_SS提供的电压。

参照图3B，带隙基准电路200的参考电压发生模块220可以包括第一电流镜电路单元，该第一电流镜电路单元被配置为按第一比例复制正温度系数电流I_PTAT以得到第一复制电流，并且将第一复制电流提供至第三节点Y₁。参考电压发生模块220还可以包括第三三极管Q₃和串联连接的第四电阻R₄与第五电阻R₅。第三三极管Q₃的集电极和基极均与第一公共电压端V_SS相连接。第四电阻R₄的第一端与第三节点Y₁连接以输出参考电压V_REF，第五电阻R₅的第一端与第三三极管Q₃的发射极相连接，并且第四电阻R₄的第二端和第五电阻R₅的第二端电连接。

具体地，如图3B所示，在一些示例中，第一电流镜电路单元可以包括一个或多个第三晶体管M₃，该一个或多个第三晶体管M₃可以用于实现电流复制，例如镜像复制。第三晶体管M₃的栅极与钳位模块215相连接，例如，第三晶体管M₃的栅极连接到第四节点Pb并与比较电路A1的输出端相连接；第三晶体管M₃的第一源漏极与第二公共电压端V_DD相连接，第三晶体管M₃的第二源漏极与第三节点Y₁相连接。

参照图3B，带隙基准电路200的正温度系数电压发生模块230可以包括第二电流镜电路单元，该第二电流镜电路单元配置为按第二比例复制正温度系数电流I_PTAT以得到第二复制电流，且将第二复制电流提供至第五节点Y₂。正温度系数电压发生模块230还可以包括第六电阻R₆，该第六电阻R₆的第一端与第一公共电压端V_SS相连接，该第六电阻R₆的第二端与第五节点Y₂连接以输出正温度系数电压V_PTAT。在一些示例中，与上述第一电流镜电路单元的描述类似，第二电流镜电路单元可以包括一个或多个第四晶体管M₄，该一个或多个第四晶体管M₄用于实现电流复制，例如镜像复制。例如，如图3B所示，第四晶体管M₄的栅极连接到第四节点Pb并与比较电路A1的输出端相连接；第四晶体管M₄的第一源漏极与第二公共电压端V_DD相连接，第四晶体管M₄的第二源漏极与第五节点Y₂相连接。

如前所述，为了实现同一带隙基准电路在不同工作模式下的复用，带隙基准电路200还包括模式切换模块240，该模式切换模块240与正温度系数模块210和参考电压发生模块230电连接，并且被配置为接收第一控制信号使得带隙基准电路200在不同工作模式下的复用，例如，使得带隙基准电路200在第一模式下工作，或在第二模式下工作。

根据本公开的至少一实施例，模式切换模块240可以包括第一开关S₁和第二开关S₂。如图3B所示，第一开关S₁并联连接在第二电阻R₂两端并且被配置为根据第一控制信号短接第二电阻R₂。第二开关S₂并联连接在第三电阻R₃两端并且被配置为根据第一控制信号短接第三电阻R₃。模式切换模块240还可以包括第三开关S₃，如图3B所示，第三开关S₃并联连接在第五电阻R₅两端并且被配置为根据第一控制信号短接第五电阻R₅。

下面将结合图3C和图3D描述图3B的带隙基准电路200在不同模式下工作原理。

图3C示出在第一模式下带隙基准电路200A的电路示意图。

例如，第一模式为温度监测模式。如图3C所示，在温度监测模式下时，第一开关S₁处于闭合状态将第二电阻R₂短路，第二开关S₂处于断开状态，以及第三开关S₃处于断开状态。此时，由于第二电阻R₂被短路，第一三极管Q₁的基极与第一公共电压端V_SS相连接，即第一三极管Q₁的基极直接接地。在图3C的带隙基准电路200A中，第二三极管Q₂的基极与集电极之间接入第三电阻R₃。

例如，在温度监测模式下，带隙基准电路200A的正温度系数电压发生模块230输出正温度系数电压V_PTAT，参考电压发生模块220输出第一参考电压V_{REF_TS}。因此，结合公式(3)，温度系数μ_T可以用如下公式(6)表示：

其中，

是误差项，

是补偿项。

由上述公式(6)可知，通过增大第三电阻R₃的阻值可以使补偿项增大，从而减小误差项在公式(6)中的占比。换言之，第三电阻R₃的阻值越大，误差项对μ_T的影响越小。因此，第三电阻R₃在这里可以消除第一三极管Q₁和第二三极管Q₂的放大系数β对第一三极管Q₁和第二三极管Q₂各自的基极-发射极电压差之间的差值ΔV_BE的影响，即增大第三电阻R₃的阻值可以使正温度系数电压V_PTAT与第一参考电压V_{REF_TS}的比值(V_PTAT/V_{REF_TS})随PVT的变化率减小。因此，如图3C所示的带隙基准电路200A适用于进行温度监测的场景。

如上公式(6)所示，由于第三电阻R₃使得公式(6)中作为分母的第一参考电压V_{REF_TS}的温度系数不等于0，因此第五电阻R₅被用来调节第一参考电压V_{REF_TS}的温度系数，以保证带隙基准电路200A的正常工作。因此，在温度监测模式下，第四电阻R₄和第五电阻R₅需要同时接入带隙基准电路200A中。

图3D示出在第二模式下带隙基准电路200B的电路示意图。

例如，第二模式为电压监测模式。如图3D所示，在电压监测模式下，第一开关S₁处于断开状态，第二开关S₂处于闭合状态将第三电阻R₃短路，以及第三开关S₃处于闭合状态将第五电阻R₅短路。此时，由于第三电阻R₃被短路，第二三极管Q₂的基极与第一公共电压端V_SS相连接，即第二三极管Q₂的基极直接接地。

例如，在电压监测模式下，带隙基准电路200B的参考电压发生模块220输出第二参考电压V_{REF_VM}。在图3D的带隙基准电路200B中，第一三极管Q₁的基极与集电极之间接入第二电阻R₂。因此，结合公式(2)，第二参考电压V_{REF_VM}可以用如下公式(7)表示：

其中，

是误差项并且为正值，

是补偿项并且为负值。

由上述公式(7)可知，第二电阻R₂在这里可以消除第一三极管Q₁和第二三极管Q₂的放大系数β对第二参考电压V_{REF_VM}的影响，即通过改变第二电阻R₂的阻值可以使第二参考电压V_{REF_VM}随PVT的变化率减小。因此，如图3D所示的带隙基准电路200B适用于进行电压监测的场景。

图3E示出了根据本公开至少一实施例的带隙基准电路的工作原理的框图。

如图3E所示，如图3B所示的带隙基准电路200可以通过模式切换模块240来实现在温度监测模式和电压监测模式之间的切换。以图3B中示出的带隙基准电路200为例，可以通过使模式切换模块240中的第一开关S₁处于闭合状态以将第二电阻R₂短路，并使模式切换模块240中的第二开关S₂和第三开关S₃处于断开状态，使得带隙基准电路200可以在温度监测模式下工作。此时，带隙基准电路200输出的正温度系数电压V_PTAT和第一参考电压V_{REF_TS}的比值(V_PTAT/V_{REF_TS})随温度的变化率小，即V_PTAT/V_REF误差小，因此在这一模式下的带隙基准电路200具有良好的温度监测性能。另外，可以通过使模式切换模块240中的第一开关S₁处于断开状态，并使模式切换模块240中的第二开关S₂和第三开关S₃处于闭合状态以分别将第三电阻R₃和第五电阻R₅短路，使得带隙基准电路200可以在电压监测模式下工作。此时，带隙基准电路200输出的第二参考电压V_{REF_VM}随温度的变化率小，即V_REF精度高，因此在这一模式下的带隙基准电路200具有良好的电压监测性能。

图4A为本公开至少一实施例提供的另一种监测装置的示意框图。

例如，图4A中的监测装置为图2中监测装置100的一个具体示例。例如，如图4A所示，信号处理模块120包括模数转换子模块121和数字控制子模块122。模数转换子模块121配置为，在第一模式下，将输入信号与第一参考电压V_{REF_TS}作对比，以产生第一码流，或者，在第二模式下，将输入信号与第二参考电压V_{REF_VM}作对比，以产生第二码流。模数转换子模块121还配置为，对第一码流或第二码流进行第一转换，以产生第一输出数据。模数转换子模块121和数字控制子模块122对第一输出数据进行进一步的处理可以产生输出数据。

例如，模数转换子模块121可以为ADC转换器。ADC转换器可以根据应用需求选择不同的架构，例如，在高速应用场合中通常选取逐次逼近模拟数字转换器(Successive-approximation ADC，SAR ADC)结构，例如，在高精度应用场合通常选取微分积分调制模拟数字转换器(Delta-Sigma ADC，ΔΣADC)结构。模数转换子模块121也可以为能够将输入信号转换为数据流的其他电子装置、单元等；数字控制子模块122可以为CPU、可编程逻辑控制器(PLC)，也可以为其他专用集成电路；本公开的实施例对此不作限制。

例如，对于温度监测，如图4A所示，当第一控制信号mod_sel为高电平时，监测装置100工作在第一模式(第一模式例如为温度监测模式)。例如，如图4A所示，带隙基准电路单元111响应于该第一控制信号mod_sel，向信号选择单元112提供正温度系数电压V_PTAT，并向信号处理模块120提供第一参考电压V_{REF_TS}；信号选择单元112选择接收正温度系数电压V_PTAT作为模数转换子模块121的输入信号。

例如，模数转换子模块121接收该输入信号，并基于正温度系数电压V_PTAT和第一参考电压V_{REF_TS}，将该输入信号转换为与温度成线性相关的数据流，例如，该数据流的平均值为温度系数μ_T。结合公式(6)，温度系数μ_T可以用如下公式(8)表示：

例如，模数转换子模块121可以对温度系数μ_T进行进一步的处理，例如，将输入信号(即正温度系数电压V_PTAT)与第一参考电压V_{REF_TS}作对比：当V_PTAT>V_{REF_TS}时，计数标识sdm_out＝1；当V_PTAT<V_{REF_TS}时，计数标识sdm_out＝0。模数转换子模块121通过计数器计算一定周期内的sdm_out＝1的个数，进而输出二进制的第一码流dout<n:0>。模数转换子模块121对第一码流dout<n:0>进行第一转换，例如，将第一码流dout<n:0>转换为十进制的Dout，再将Dout转换为可以被SoC内部读取的第一输出数据μ’_T。

例如，如图4A所示，信号处理模块120还包括数字控制子模块122。数字控制子模块122配置为，在第一模式下，将第一输出数据μ’_T直接输出为输出数据μ”_T。例如，输出数据μ”_T可以用如下公式(9)表示(R例如为模数转换器的有效位)：

例如，计算模块(图中未示出)可以对输出数据μ”_T进行线性化处理，即可得到以摄氏度(℃)为单位的温度Tout，如下公式(10)所示：

例如，由于带隙基准电路单元111产生的正温度系数电压V_PTAT与SoC内部的温度呈正相关，经过上述过程，监测装置100即可实现对SoC内部温度的监测。

例如，对于电压监测，如图4A所示，当第一控制信号mod_sel为低电平时，监测装置100工作在第二模式(第二模式例如为电压监测模式)。例如，如图4A所示，带隙基准电路单元111响应于该第一控制信号mod_sel，向电压输入子模块113和信号处理模块120提供第二参考电压V_{REF_VM}；电压输入子模块113在第二模式下接收被监测节点电压V_IN，并将被监测节点电压V_IN进行处理以产生第一输入电压；信号选择单元112在第二模式下选择接收该第一输入电压，以作为模数转换子模块121的输入信号。

例如，被监测节点电压V_IN可以为SoC内部节点电压，即被监测点可以为SoC内部的任意节点，电压监测范围例如为-200mV～1.8V；被监测节点电压V_IN也可以为其他系统中需要被监测的节点电压，本公开的实施例对电压监测对象或电压监测范围等不作限制。

例如，如图4A所示，电压输入子模块113包括电平移位电路1131，电平移位电路1131配置为接收被监测节点电压V_IN和带隙基准电路单元111产生的第二参考电压V_{REF_VM}，以基于第二控制信号ctrl_en对被监测节点电压V_IN按照第一预处理方式进行预处理，以产生第一预处理电压(第一预处理电压即为电平移位电路1131的输出电压)。例如，图2中的控制模块130(图4A中未示出)还配置为提供上述第二控制信号ctrl_en，以使得电平移位电路1131和信号处理模块120基于第一预处理方式耦接工作。

例如，在第二模式下，如图4A所示，信号选择单元112接收电平移位电路1131产生的第一预处理电压作为第一输入电压，以作为输入信号；模数转换子模块121接收该输入信号，并基于第一参考电压V_{REF_VM}将输入信号转换为与电压值成线性相关的数据流，以实现对例如SoC内部电压的监测。

图4B为本公开至少一实施例提供的又一种监测装置的示意框图。

例如，如图4B所示，相对于图4A所示的示例，电压输入子模块113还包括输入缓冲电路1132。输入缓冲电路1132耦接在电平移位电路1131和信号选择单元112之间，配置为对第一预处理电压进行缓冲处理，以产生第一输入电压。例如，输入缓冲电路1132可以为单位缓冲器电路，也可以为能够实现缓冲处理功能的其他电路，本公开的实施例对此不作限制。

例如，在第二模式下，如图4B所示，信号选择单元112接收输入缓冲电路1132提供的第一输入电压，以作为输入信号；模数转换子模块121接收该输入信号，并基于第一参考电压V_{REF_VM}将输入信号转换为与电压值成线性相关的数据流，以实现对例如SoC内部电压的监测。

例如，相对于图4A所示的示例，电压输入子模块113在电平移位电路1131的基础上增加了输入缓冲电路1132。输入缓冲电路1132可以提高第一输入电压作为输入信号的驱动能力，以驱动后级模数转换子模块121，并且改善了输入信号的带宽和摆率，减小了噪声的影响。

需要说明的是，图4B中的监测装置除输入缓冲电路1132之外的其他结构和功能与图4A中基本相同，这里不再赘述。

需要说明的是，对于电压输入子模块只包括输入缓冲电路的电压监测电路的情形，一方面，ADC的可测量电压范围无法覆盖大于参考电压的电压值，因而使得电压监测装置的可监测电压范围受限于参考电压；另一方面，带隙基准电路产生的参考电压对工艺角-电源电压-温度(PVT)敏感，会引入额外的测量误差，无法实现高精度监测；再一方面，输入缓冲电路无法实现轨对轨(rail-to-rail)范围的理想缓冲，因此使得电压监测电路的电压测量范围有限。

在本公开的至少一个实施例中，电压输入子模块113采用电平移位电路或电平移位电路与输入缓冲电路相结合，可以在SOC内部实现轨对轨电压范围监测，具备范围宽、PVT偏差影响小、精度高等优点。

图5A为本公开至少一实施例提供的一种输入缓冲电路的工作电压容许范围的示意图；图5B为本公开至少一实施例提供的一种电平移位电路的工作电压容许范围的示意图。

例如，如图5A所示，对于输入缓冲电路，主要受限于MOS管阈值电压的影响，通常其最大容许电压为VDDH-|VTHP|(例如，VDDH为SoC内部典型模拟电压，VTHP为PMOS管的阈值电压)，其最小容许电压为VTHN(例如，VTHN为NMOS管的阈值电压)，即其正常工作的电压范围为：VTHN→VDDH-|VTHP|，而SoC内部电压最高(即最大电压轨)例如可达到VDDH+10％，最低(即最小电压轨)例如可达到VSS-100mV左右(其中VSS为SoC内部负电源电压)。因此，图5A所示的输入缓冲电路对于信号处理的范围有限，无法实现轨对轨信号缓冲。

例如，为了能够监测更大范围的电压，如图5B所示，引入了电平移位电路，将电压范围转换到更大的范围，其中，电平移位的方向由例如图2中的控制模块130提供的第二控制信号ctrl_en进行控制。

例如，以图4A或图4B中的电平移位电路1131为例，电平移位电路1131接收被监测节点电压V_IN和带隙基准电路单元111产生的第二参考电压V_{REF_VM}，以基于第二控制信号ctrl_en对被监测节点电压V_IN按照第一预处理方式进行预处理，以产生第一预处理电压。

例如，第一预处理方式包括第一移位方式、第二移位方式和第三移位方式。电平移位电路1131配置为：在第一移位方式下，响应于被监测节点电压V_IN大于或等于第一电压vin1且小于或等于第二电压vin2，将被监测节点电压V_IN作为第一预处理电压；在第二移位方式下，响应于被监测节点电压V_IN小于第一电压vin1，将被监测节点电压V_IN与第一偏移电压V_L2H之和作为第一预处理电压；在第三移位方式下，响应于被监测节点电压V_IN大于第二电压vin2，将被监测节点电压V_IN与第二偏移电压V_H2L之差作为第一预处理电压。

例如，在一些示例中，如图5B所示，当电平移位电路接收的被监测节点电压V_IN介于第一电压vin1和第二电压vin2之间时，设置第二控制信号ctrl_en＝00，电平移位电路工作在第一移位方式下，此时，电平移位电路可以直接输出(by-pass)被监测节点电压V_IN作为第一预处理电压；当电平移位电路接收的被监测节点电压V_IN小于第一电压vin1时(例如用于测量SoC内部的地信号时)，设置第二控制信号ctrl_en＝01，电平移位电路工作在第二移位方式下，此时，电平移位电路可以将被监测节点电压V_IN与第一偏移电压V_L2H之和作为第一预处理电压，即输出的第一预处理电压为V_IN+V_L2H；当电平移位电路接收的被监测节点电压V_IN大于第二电压vin2时(例如用于测量SoC内部模拟部分的电源电压时)，设置第二控制信号ctrl_en＝11，电平移位电路工作在第三移位方式下，此时，电平移位电路可以将被监测节点电压V_IN与第二偏移电压V_H2L之差作为第一预处理电压，即输出的第一预处理电压为V_IN-V_H2L。

例如，电平移位电路的移位电平(第一偏移电压V_L2H和第二偏移电压V_H2L)可以如下公式(11)设置为

例如，V_{REF_VM}为例如图4A或图4B中的带隙基准电路单元111向电平移位电路提供的第二参考电压。需要说明的是，也可以根据实际应用需求改变该移位电平的电压值。

在本公开的上述实施例中，电压输入子模块采用了电平移位电路，即使被监测电压大于参考电压(即超出了ADC的可测量电压范围)，通过电平移位电路的电平移位处理，被监测电压可以被移位到ADC的可测量电压范围之内从而拓宽了监测装置的可监测电压范围，以实现轨对轨范围的监测；此外，移位后的电位值与电源电压和温度几乎无关，无校准情况下可减小电压测量的误差。

例如，对于例如图4A或图4B中的监测装置100，在第二模式(例如电压监测)下，电平移位电路1131通过例如图5B中的处理方式将被监测节点电压V_IN进行处理后输出为第一预处理电压；第一预处理电压可以如图4A所示直接作为第一输入电压V₁，也可以如图4B所示经过输入缓冲电路1132的缓冲处理后输出为第一输入电压V₁；信号选择单元112选择接收该第一输入电压V₁，以作为模数转换子模块121的输入信号。

例如，模数转换子模块121接收该输入信号，并基于第一输入电压V₁和第二参考电压V_{REF_VM}将该输入信号转换为与电压成线性相关的数据流，例如，该数据流的平均值为电压系数μ_V。

对应于例如图5B中的三种电平移位方式，在第一移位方式下，第一输入电压V₁＝V_IN；在第二移位方式下，第一输入电压V₁＝V_IN+V_L2H；在第三移位方式下，第一输入电压V₁＝V_IN-V_H2L。此外，由于电平移位电路对于输入信号的移位电平与第二参考电压V_{REF_VM}相关，数据流的平均值只需要在原有的值上+/-0.5，不会引入额外的误差，工艺角变化的影响也可以忽略。结合公式(5)和公式(9)，电压系数μ_V可以用如下公式(12)～(14)表示：

第一移位方式：

第二移位方式：

第三移位方式：

例如，模数转换子模块121可以对电压系数μ_V进行进一步的处理，例如，将输入信号(即第一输入电压V₁)与第二参考电压V_{REF_VM}作对比：

当V₁>V_{REF_VM}时，计数标识sdm_out＝1；

当V₁<V_{REF_VM}时，计数标识sdm_out＝0。

模数转换子模块121通过计数器计算一定周期内的sdm_out＝1的个数，进而输出二进制的第二码流dout’<n:0>。模数转换子模块121对第二码流dout’<n:0>进行第一转换，例如，将第二码流dout’<n:0>转换为十进制的D’out，再将D’out转换为可以被SoC内部读取的第一输出数据μ’_V。

例如，数字控制子模块122配置为接收第二控制信号ctrl_en，并基于第二控制信号ctrl_en对第一输出数据进行第二转换。对应于例如图5B中的三种电平移位方式，不同的电平移位方式对应不同的第二控制信号ctrl_en：

在第一移位方式下，第二控制信号ctrl_en＝00；

在第二移位方式下，第二控制信号ctrl_en＝01；

在第三移位方式下，第二控制信号ctrl_en＝11。

例如，数字控制子模块122配置为，在第一移位方式下，响应于第二控制信号(ctrl_en＝00)，将第一输出数据μ’_V直接输出为输出数据μ”_V。例如，输出数据μ”_V可以用如下公式(15)表示(R例如为模数转换器的有效位)：

第一移位方式：

结合公式(13)和公式(14)，在第二移位方式下，电平移位电路1131会将被监测节点电压V_IN向上移位，也即信号处理模块120接收到的输入信号为V_IN+V_L2H；在第三移位方式下，电平移位电路1131会将被监测节点电压V_IN向下移位，也即信号处理模块120接收到的输入信号为V_IN-V_H2L。为了使监测结果为真实的节点电压，信号处理模块120需要对移位后的电平进行还原。

因此，数字控制子模块122还配置为：在第二移位方式下，响应于第二控制信号(ctrl_en＝01)，将第一输出数据μ’_V与第一偏移值之差进行第二转换，以产生输出数据μ”_V；在第三移位方式下，响应于第二控制信号(ctrl_en＝11)，将第一输出数据μ’_V与第二偏移值之和进行第二转换，以产生输出数据μ”_V。例如，输出数据μ”_V可以用如下公式(16)和(17)表示(R例如为模数转换器的有效位)：

第二移位方式：

第三移位方式：

例如，计算模块(图中未示出)可以对输出数据μ”_V进行线性化处理，即可得到以毫伏(mV)为单位的电压Vout，如下公式(18)～(20)所示：

第一移位方式：

第二移位方式：

第三移位方式：

例如，经过上述过程，监测装置100即可实现对例如SoC内部电压的监测。

此外，为了提高温度监测和电压监测的精度，通常需要进行校准以减小工艺偏差。例如，对于彼此独立的温度监测模块和电压监测模块，需要分别进行校准，以消减系统失调误差。本公开至少一实施例提供的监测装置在第一模式和第二模式下共用同一个带隙基准电路单元(例如，带隙基准电路)以及信号处理模块(例如，ADC采样电路)，因而只需要校准一次即可同时消减温度监测和电压监测的系统失调误差，以提高监测精度，从而在一定程度上节省了ATE成本。

本公开至少一实施例提供的监测装置，在第一模式和第二模式下，通过带隙基准电路单元提供不同的参考电压，通过信号选择单元选择不同的测量信号，并采用同一个信号获取模块进行信号采样，从而可以将温度监测和电压监测等多个功能整合到同一个监测装置中，减小了芯片的电路面积和功耗，并具备测量精度高、成本低，集成简单和切换快速等优点。

图6为本公开至少一实施例提供的一种监测装置的工作流程的示意图。

例如，如图6所示，对于例如图4A或图4B所示的示例，模数转换子模块121还可以配置为：接收启动信号(run)和完成信号(done)，以及，在第一模式下，基于启动信号开始第一处理，以及基于完成信号结束第一处理，或者，在第二模式下，基于启动信号开始第二处理，以及基于完成信号结束第二处理。例如，启动信号和完成信号可以由控制模块130提供给模数转换子模块121。

例如，在一些示例中，监测装置100工作流程可以如图6所示，包括：：初始化监测装置100；基于第一控制信号mod_sel选择工作模式，例如，当第一控制信号为高电平(mod_sel＝1)时，监测装置100工作在第一模式(第一模式例如为温度监测模式)，或者，当第一控制信号为低电平时(mod_sel＝0)，监测装置100工作在第二模式(第二模式例如为电压监测模式)；在第一模式下配置相应的工作寄存器，或者，在第二模式下配置相应的工作寄存器，也即是，通过如图4A或图4B中描述的工作过程产生相应模式下的输入信号；模数转换子模块121接收该输入信号，响应于启动信号(run)被启用开始第一处理或第二处理，即启动对该输入信号的转换；响应于完成信号(done)被启用，模数转换子模块121结束第一处理或第二处理，并且计算模块读取经过第一处理或第二处理产生的输出数据；计算模块在第一模式下将输出数据转换为温度值，或者在第二模式下将输出数据转换为电压值。通过以上工作流程，监测装置100可实现对SoC内部温度和电压的多模(例如双模)监测。

在本公开的实施例中，第一模式和第二模式的切换通过数字逻辑控制即可实现，切换过程简单快速，只需要在前一次采样完成后重新配置工作模式，即可实现切换。

图7为本公开至少一实施例提供的一种电子设备的示意框图。

例如，如图7所示，该电子设备10包括监测装置100，该监测装置100为本公开任一实施例提供的监测装置。

例如，该电子设备10可以为处理器芯片，例如该处理器芯片为SoC芯片，该处理器芯片可以用于各种应用设备，该应用设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、电子书、游戏机、电视机、数码相框、导航仪等任何设备，或者，该电子设备10可以为包括该处理器芯片的电子设备，还可以为任意的电子装置及硬件的组合，本公开的实施例对此不作限制。本公开的实施例对于处理器芯片的类型等不做限制，例如可以为中央处理器(CPU)、图像处理器(GPU)、数据处理器(DPU)、张量处理器(TPU)等。

需要说明的是，为表示清楚、简洁，本公开实施例并没有给出该电子设备10的全部组成单元。为实现电子设备10的必要功能，本领域技术人员可以根据具体需要提供、设置其他未示出的组成单元，例如通信单元(例如网络通信单元)、输入输出单元(例如键盘、扬声器等)等，本公开的实施例对此不作限制。关于电子设备10的相关描述和技术效果可以参考本公开的实施例中提供的监测装置的相关描述和技术效果，这里不再赘述。

图8为本公开至少一实施例提供的另一种电子设备的示意框图。

例如，如图8所示，该电子设备400例如包括本公开实施例提供的监测装置。电子设备400可以是终端设备或服务器等。需要注意的是，图8示出的电子设备400仅是一个示例，其不会对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

例如，如图8所示，电子设备400可以包括处理装置(例如中央处理器、图形处理器等)41，该处理装置例如包括根据本公开任一实施例的监测装置，并且其可以根据存储在只读存储器(ROM)42中的程序或者从存储装置48加载到随机访问存储器(RAM)43中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 43中，还存储有电子设备400操作所需的各种程序和数据。处理装置41、ROM 42以及RAM 43通过总线44彼此相连。输入/输出(I/O)接口45也连接至总线44。通常，以下装置可以连接至I/O接口45：包括例如触摸屏、触摸板、键盘、鼠标、摄像头、麦克风、加速度计、陀螺仪等的输入装置46；包括例如液晶显示器(LCD)、扬声器、振动器等的输出装置47；包括例如磁带、硬盘等的存储装置48；以及通信装置49。通信装置49可以允许电子设备400与其他电子设备进行无线或有线通信以交换数据。

虽然图8示出了具有上述各种装置/模块的电子设备400，但应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置，电子设备400可以替代地实施或具备更多或更少的装置。

关于电子设备10/400的详细说明和技术效果，可以参考本领域描述，此处不再赘述。

图9为本公开至少一实施例提供的一种监测方法一个示例的流程示意图，例如该监测方法对应于前述监测装置。

例如，如图9所示，在本公开至少一实施例中，监测方法包括以下步骤S110～S130。

步骤S110：获取带隙基准电路单元在第一模式下提供的正温度系数电压以及第一参考电压，或者在第二模式下提供的第二参考电压；

步骤S120：在第一模式下选择接收带隙基准电路单元提供的正温度系数电压，以及在第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号；

步骤S130：在第一模式下对输入信号以及第一参考电压进行第一处理，以及在第二模式下对输入信号以及第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

例如，在例如图4A或图4B所示的实施例中，对于步骤S110，在第一模式下，带隙基准电路单元111向信号选择单元112提供正温度系数电压V_PTAT并向信号处理模块120第一参考电压V_{REF_TS}；或者，在第二模式下，带隙基准电路单元111向电压输入子模块113和信号处理模块120提供第二参考电压V_{REF_VM}。

例如，对于步骤S120，在第一模式下，信号选择单元112选择接收正温度系数电压V_PTAT作为模数转换子模块121的输入信号；或者，在第二模式下，信号选择单元112选择接收经电压输入子模块113处理产生的第一输入电压，以作为模数转换子模块121的输入信号。

例如，对于步骤S130，一方面，在第一模式下，信号处理模块120对步骤S120产生的输入信号以及第一参考电压V_{REF_TS}进行第一处理，以产生输出数据。该第一处理例如为：模数转换子模块121将输入信号与第一参考电压V_{REF_TS}作对比，以产生第一码流；模数转换子模块121对第一码流进行第一转换，以产生第一输出数据；模数转换子模块121和数字控制子模块122对第一输出数据进行进一步的处理可以产生输出数据。另一方面，在第二模式下，在第二模式下，信号处理模块120对步骤S120产生的输入信号以及第二参考电压V_{REF_VM}进行第二处理，以产生输出数据。该第二处理例如为：模数转换子模块121将输入信号与第二参考电压V_{REF_VM}作对比，以产生第二码流；模数转换子模块121对第二码流进行第一转换，以产生第一输出数据；模数转换子模块121和数字控制子模块122对第一输出数据进行进一步的处理可以产生输出数据。

图10为本公开至少一实施例提供的一种监测方法另一示例的流程示意图，例如该监测方法对应于前述监测装置。

例如，如图10所示，在本公开至少一实施例中，监测方法还包括以下步骤S140～S142(例如为图9中监测方法的步骤S110～S130的后续步骤)。

步骤S140：接收输出数据；

步骤S141：在第一模式下，将输出数据转化为温度值；或者，

步骤S142：在第二模式下，将输出数据转化为电压值。

例如，在例如图4A或图4B所示的实施例中，对于步骤S140，计算模块(图中未示出)接收例如图9中步骤S130产生的输出数据，该输出数据例如为可以被SoC内部读取的数据流，并且该输出数据在第一模式下为与温度成线性相关的数据流，以及在第二模式下为与电压成线性相关的数据流。

例如，对于步骤S141，在第一模式下，计算模块可以对该输出数据进行进一步的处理(例如线性化处理)，将输出数据转换为温度值(例如以摄氏度(℃)为单位的温度Tout)。或者，对于步骤S142，在第二模式下，计算模块可以对该输出数据进行进一步的处理(例如线性化处理)，将输出数据转换为电压值(例如以毫伏(mV)为单位的电压Vout)。

本公开至少一实施例提供的监测方法，在第一模式和第二模式下，通过带隙基准电路单元提供的不同的参考电压，通过信号选择单元选择不同的测量信号，并采用同一个信号获取模块进行信号采样，从而可以同时实现温度监测和电压监测等多个功能，具备测量精度高、成本低和测试效率高等优点。

对于本公开，有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。

以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种监测装置，包括：

信号获取模块，包括：

带隙基准电路单元，配置为在第一模式下提供正温度系数电压以及第一参考电压，在第二模式下提供第二参考电压，以及

信号选择单元，配置为在所述第一模式下选择接收所述带隙基准电路单元提供的所述正温度系数电压以及在所述第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号；以及

信号处理模块，配置为在所述第一模式下对所述输入信号以及所述第一参考电压进行第一处理以及在所述第二模式下对所述输入信号以及所述第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

2.根据权利要求1所述的监测装置，还包括计算模块，

所述计算模块配置为接收所述输出数据，以及

在所述第一模式下，将所述输出数据转换为温度值，

在所述第二模式下，将所述输出数据转换为电压值。

3.根据权利要求1或2所述的监测装置，还包括控制模块，

所述控制模块与所述信号获取模块和所述信号处理模块耦接，配置为提供第一控制信号以使得所述监测装置分别工作在所述第一模式或所述第二模式。

4.根据权利要求3所述的监测装置，其中，所述信号获取模块包括电压输入子模块，所述电压输入子模块包括电平移位电路，

所述电平移位电路配置为接收被监测节点电压和所述第二参考电压，以基于第二控制信号对所述被监测节点电压按照第一预处理方式进行预处理，以产生第一预处理电压。

5.根据权利要求4所述的监测装置，其中，所述控制模块还配置为提供所述第二控制信号，以使得所述电平移位电路和所述信号处理模块基于第一预处理方式耦接工作。

6.根据权利要求4所述的监测装置，其中，所述第一预处理方式包括第一移位方式、第二移位方式和第三移位方式，

所述电平移位电路配置为，

在所述第一移位方式下，响应于所述被监测节点电压大于或等于第一电压且小于或等于第二电压，将所述被监测节点电压作为所述第一预处理电压，

在所述第二移位方式下，响应于所述被监测节点电压小于所述第一电压，将所述被监测节点电压与第一偏移电压之和作为所述第一预处理电压，

在所述第三移位方式下，响应于所述被监测节点电压大于所述第二电压，将所述被监测节点电压与第二偏移电压之差作为所述第一预处理电压。

7.根据权利要求4所述的监测装置，其中，所述电压输入子模块还包括输入缓冲电路，

所述输入缓冲电路耦接在所述电平移位电路和所述信号选择单元之间，配置为对所述第一预处理电压进行缓冲处理，以产生所述第一输入电压。

8.根据权利要求1所述的监测装置，其中，所述信号处理模块包括模数转换子模块，

所述模数转换子模块配置为，

在所述第一模式下，将所述输入信号与所述第一参考电压作对比，以产生第一码流，或者，

在所述第二模式下，将所述输入信号与所述第二参考电压作对比，以产生第二码流。

9.根据权利要求8所述的监测装置，其中，所述模数转换子模块还配置为，对所述第一码流或第二码流进行第一转换，以产生第一输出数据。

10.根据权利要求9所述的监测装置，其中，所述信号处理模块还包括数字控制子模块，

所述被监测节点电压按照第一移位方式、第二移位方式和第三移位方式被第一预处理，以产生第一预处理电压，

所述数字控制子模块配置为，

在所述第一模式或所述第一移位方式下，将所述第一输出数据输出为所述输出数据，

在所述第二移位方式下，将所述第一输出数据与第一偏移值之差进行所述第二转换，以产生所述输出数据，

在所述第三移位方式下，将所述第一输出数据与第二偏移值之和进行所述第二转换，以产生所述输出数据。

11.根据权利要求8所述的监测装置，其中，所述模数转换子模块还配置为，

接收启动信号和完成信号，以及

在所述第一模式下，基于所述启动信号开始所述第一处理，以及基于所述完成信号结束所述第一处理，或者，

在所述第二模式下，基于所述启动信号开始所述第二处理，以及基于所述完成信号结束所述第二处理。

12.一种电子设备，包括权利要求1-11任一所述的监测装置。

13.一种监测方法，包括：

获取带隙基准电路单元在第一模式下提供的正温度系数电压以及第一参考电压，或者在第二模式下提供的第二参考电压；以及

在所述第一模式下选择接收所述带隙基准电路单元提供的所述正温度系数电压，以及在所述第二模式下选择接收第一输入电压，以作为输入信号；以及

在所述第一模式下对所述输入信号以及所述第一参考电压进行第一处理，以及在所述第二模式下对所述输入信号以及所述第二参考电压进行第二处理，以产生输出数据。

14.根据权利要求13所述的监测方法，还包括：

接收所述输出数据；

在所述第一模式下，将所述输出数据转换为温度值，或者，

在所述第二模式下，将所述输出数据转换为电压值。

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