CN116625534A - 一种具有失调调节功能的温度传感器电路 - Google Patents
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Abstract
一种具有失调调节功能的温度传感器电路，包括感温核电路、10位SAR ADC、一级转换寄存器、二级输出寄存器、上下限寄存器、失调校准寄存器、加法器、比较器。感温核电路用于感知温度对应的电压值，经10位SAR ADC进行数字化转换，所得10位二进制数字码储存在一级转换寄存器中；10位二进制数字码与失调校准寄存器中存储的8位数字码通过加法器修正温度转换值，校准后的10位数字码储存在二级输出寄存器中并向外输出，通过比较器将二级输出寄存器中的数据和上下限寄存器中的数据进行比较，得到温度指示端INT的输出信号，防止芯片过热烧毁或低温损坏。本发明解决当前温度传感器温度失调调节困难、工作范围窄、体积大、功耗高等难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有失调调节功能的温度传感器电路，属于集成温度传感器设计领域。
背景技术
在航空航天领域，对火箭和航空飞机等航空器内部电源系统和环境控制与生命保障系统的温度监测至关重要。电源供电系统为火箭和航天飞机提供动力保障，温度过高，散热不足，容易引发火灾，产生严重的事故。在航空飞机环境控制与生命保障系统中，对航空器内部环境温度有严格的控制要求；伴随科技进步，对飞行器内部环境温度的高精度测量及其微小动态变化的监测显得越来越重要。模拟式热敏温度传感器精度低、功耗大、抗辐射和电磁干扰能力差、不便于进行数字信号处理，对微小的温度变化更无能为力，工作范围窄，难以满足复杂的应用环境。集成式温度传感器具有高稳定性、高精度、低功耗、工作范围广等特点，能够满足航空航天系统中复杂的工作环境要求。在目前的硅基集成电路设计中，可以实现温度传感器功能的器件主要有集成电阻、硅二极管、双极型晶体管、MOS管和CMOS工艺下的寄生双极型晶体管等。硅二极管和双极型晶体管的PN结能产生正比于温度的电压，灵敏度较高，但易受自热性和工艺容差的影响，热循环后信号有小漂移和小数量级的非线性。基于MOS管的温度传感器对工艺要求较高，易受到工艺波动的影响。通常集成温度传感器的设计是依托于衬底寄生PNP晶体管ΔVBE的正温度特性，其温度系数几乎只与两个PNP管的集电极电流密度之比有关，能够得到非常好的线性度，且对工艺变化不敏感，具有很好的可重复性，在具有良好温度特性的电流的偏置下，由ΔVBE所引起的温度误差可小于0.1℃。ΔVBE的温度特性取决于多个温度系数，线性度较差，易受工艺影响，可重复性很差。
因此，亟需设计一种新的温度传感器电路，解决当前集成式温度传感器温度失调调节困难的难题。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种具有失调调节功能的温度传感器电路，解决当前温度传感器温度失调调节困难、工作范围窄、体积大、功耗高等难题。
本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：
一种具有失调调节功能的温度传感器电路，包括感温核电路、10位SAR ADC、一级转换寄存器、二级输出寄存器、上下限寄存器、失调校准寄存器、加法器和比较器；
感温核电路用于感知温度对应的电压值，将所述电压值发送给10位SAR ADC进行数字化；10位SAR ADC将电压值转换为10位二进制数字码，储存在一级转换寄存器中；
加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准，校准后的10位二进制数字码储存在二级输出寄存器中向外输出；
在超限检测模式中，比较器将二级输出寄存器中的数字码和上下限寄存器中的数字码进行比较，当二级输出寄存器中的数字码超出上下限寄存器中的数字码范围时，输出超限指示信号，防止芯片过热烧毁或低温损伤。
优选的，所述感温核电路包括内部测温模式电路和外部测温模式电路，内部测温模式电路用于检测芯片内部温度，外部测温模式电路用于实现外部感温。
优选的，内部测温模式电路包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S11、单刀单掷开关S12、单刀双掷开关S13、单刀双掷开关S14、单刀单掷开关S15、单刀单掷开关S16、PNP管Q11、PNP管Q12、电容Cin1、电容Cin2、电容Cf1、电容Cf2、放大器AMP1；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q12发射极相连，PNP管Q12集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S11的控制下接入PNP管Q11发射极，电流源N×I在开关S12的控制下接入PNP管Q1发射极，PNP管Q11集电极、基极均接地；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；PNP管Q11发射极与电容Cin1一端连接，电容Cin1另一端与单刀双掷开关S13静端连接，单刀双掷开关S13动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；PNP管Q12集电极与电容Cin2一端连接，电容Cin2另一端与单刀双掷开关S14静端连接，单刀双掷开关S14动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；
单刀单掷开关S15和电容Cf1并联后连接在放大器AMP1的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S16和电容Cf2并联后连接在放大器AMP1的负输入端和正输出端之间；不工作时，开关S11和开关S12断开。
优选的，电容Cin1和电容Cin2电容值相同，电容Cf1和电容Cf2电容值相同。
优选的，外部测温模式电路包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S21、单刀单掷开关S22、单刀双掷开关S23、单刀双掷开关S24、单刀单掷开关S25、单刀单掷开关S26、PNP管Q22、PNP管Q3、电容Cin3、电容Cin4、电容Cf3、电容Cf4、电容C1、放大器AMP2、低通滤波器；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q22发射极相连，PNP管Q22集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S21的控制下接入滤波器输出Vo+端，电流源N×I在开关S22的控制下接入低通滤波器输出Vo+端，；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；滤波器输出Vo+端与电容Cin3一端连接，电容Cin3另一端与单刀双掷开关S23静端连接，单刀双掷开关S23动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；低通滤波器输出Vo-端与电容Cin4一端连接，电容Cin4另一端与单刀双掷开关S24静端连接，单刀双掷开关S24动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；
单刀单掷开关S25和电容Cf3并联后连接在放大器AMP2的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S26和电容Cf4并联后连接在放大器AMP2的负输入端和正输出端之间；
PNP管Q3的发射极连接低通滤波器的D+端口，PNP管Q3的集电极和基极同时连接低通滤波器的D-端口，电容C1两端接在D+、D-端口之间，低通滤波器的D-端口接地，低通滤波器的输出Vo-端连接PNP管Q22发射极；
不工作时，开关S21和开关S22断开。
优选的，电容Cin3和电容Cin4电容值相同，电容Cf3和电容Cf4电容值相同。
优选的，所述失调校准寄存器包括内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器，内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器均存储8位补偿数字码；当内部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和内部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准；当外部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和外部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准。
优选的，10位二进制数字码和8位补偿数字码进行加法运算时，高位对齐，8位补偿数字码低两位补0。
优选的，温度传感器电路搭建好后，进行温度试验，获得温度输出曲线，与实际温度对比，获得温度传感器电路的温度输出偏差；失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码即为该温度输出偏差的补码。
优选的，所述上下限寄存器存有代表温度允许范围的10位数字码。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，在感温核电路中通过对多个电流源的来回切换，实现动态校准，减小放大器和电源失配带来的影响，同时对SAR ADC得出的结果进行修调，降低失调误差，保证转换精度，该电路在内部测温时，在-55℃～+125℃之间的最大测温精度误差为±5℃，在-40℃～+120℃之间的最大测温精度误差为±1.5℃；应用于外部测温时，该电路处于-55℃～+125℃环境中，同时远端传感器处于-55℃～+125℃环境下的最大测温精度误差为±5℃，远端传感器处于-40℃～+120℃环境下的最大测温精度误差为±1.5℃。
(2)本发明提供的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，采用CMOS工艺寄生的纵向PNP管来实现，利用两个不同电流密度之下的VBE之差与温度成正比的关系来反映温度的值，避免了易受工艺影响、可重复性差的缺点，线性度好，适用范围广，工作的电源电压范围为2.7V～5V，工作温度范围是-55℃～+125℃。
(3)本发明提供的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，可根据实际使用情况，通过失调校准技术对10Bit SAR ADC转换得到的结果进行修正，进一步将-55℃～+125℃之间的最大测温精度误差降低，具有极大灵活性；
(4)本发明为避免电路自身产热而影响测温准确性，温度传感器电路采用低功耗设计思路，温度传感器总体电流≤2mA，功耗≤6mW(VDD＝3V)，具有低功耗特点。
(5)本发明提供的一种具有失调调节功能的温度传感器电路能够对芯片内外部的环境温度进行检测，通过上下限寄存器储存的10位数字码与输出的10位温度码作比较，能够实现高温超限或低温超限报警，防止因芯片自身温度或芯片周围环境温度过高或过低，损坏设备。
附图说明
图1为本发明提供的具有失调调节功能的温度传感器电路结构示意图；
图2为本发明提供的内部测温模式电路结构示意图；
图3为本发明提供的外部测温模式电路结构示意图；
图4为本发明提供的ΔVBE产生电路结构示意图；
图5为本发明提供的电路一个完整工作周期示意图。
具体实施方式
要实现高精度的温度测量，必须采用适当的校准技术。ΔVBE一般在毫伏级，而在CMOS工艺中普遍采用的差分放大器的失调电压也在这个量级。为了更为准确的放大ΔVBE，需要采用一定的技术来减小差分放大器的失调电压引起的系统误差。由器件失配引起的增益误差同样不可忽略，可以通过动态匹配技术来解决。在集成温度传感器中，需要将温度信号转换成数字信号，A/D转换器是温度传感器的重要组成部分。温度传感器中所用的A/D转换器要求转换器精度高、功耗低，对转换速度要求较低，因此，本发明采用SAR ADC。
一种具有失调调节功能的温度传感器电路，如图1所示，包括感温核电路、10位SARADC、一级转换寄存器、二级输出寄存器、上下限寄存器、失调校准寄存器、加法器、比较器模块。
感温核电路具有内部测温和外部测温两种功能，温度传感器通过芯片内部的感温核电路或外部的PNP三极管产生感知温度的电压值，经10位SAR ADC进行数字化转换，所得10位二进制数字码储存在一级转换寄存器中；10位二进制数字码与失调校准寄存器中存储的8位数字码通过加法器修调失调值，校准后的10位数字码储存在二级输出寄存器中并向外输出，通过比较器将二级输出寄存器中的数据和上下限寄存器中的数据进行比较，得到温度指示端INT的输出信号，防止芯片过热烧毁。
感温核电路采用CMOS工艺寄生的纵向PNP管，利用两个不同电流密度之下的VBE之差与温度成正比的关系来反映温度的值，然后再经过开关电容放大器将微小的ΔVBE放大，并采用动态匹配技术减小放大器和电流源的失配对传感器精度的影响。感温核电路包括内部测温模式电路和外部测温模式电路，内部测温模式电路用于检测芯片内部温度，外部测温模式电路用于实现外部感温。
内部测温模式电路结构如图2所示，包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S11、单刀单掷开关S12、单刀双掷开关S13、单刀双掷开关S14、单刀单掷开关S15、单刀单掷开关S16、PNP管Q11、PNP管Q12、电容Cin1、电容Cin2、电容Cf1、电容Cf2、放大器AMP1；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q12发射极相连，PNP管Q12集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S11的控制下接入PNP管Q11发射极，电流源N×I在开关S12的控制下接入PNP管Q1发射极，PNP管Q11集电极、基极均接地；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；PNP管Q11发射极与电容Cin1一端连接，电容Cin1另一端与单刀双掷开关S13静端连接，单刀双掷开关S13动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；PNP管Q12集电极与电容Cin2一端连接，电容Cin2另一端与单刀双掷开关S14静端连接，单刀双掷开关S14动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；单刀单掷开关S15和电容Cf1并联后连接在放大器AMP1的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S16和电容Cf2并联后连接在放大器AMP1的负输入端和正输出端之间；不工作时，开关S11和开关S12断开。电容Cin1和电容Cin2电容值相同，电容Cf1和电容Cf2电容值相同。
其中，内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q12发射极相连，PNP管Q11集电极接地，电流源I与N×I在开关S11和S12的控制下依次接入PNP管Q11发射极，实现了动态匹配，减小了失配对温度传感器的影响，Q11发射极与电容Cin1相连接，Q12发射极与电容Cin2相连接，电容Cin1、电容Cin2分别通过开关S13和S14与放大器Amp1两端相连，两个电容Cf1、Cf2分别跨接在放大器的两侧，实现内部感温的功能。
外部感温电路的电路结构如图3所示，包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S21、单刀单掷开关S22、单刀双掷开关S23、单刀双掷开关S24、单刀单掷开关S25、单刀单掷开关S26、PNP管Q22、PNP管Q3、电容Cin3、电容Cin4、电容Cf3、电容Cf4、电容C1、放大器AMP2、低通滤波器；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q22发射极相连，PNP管Q22集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S21的控制下接入滤波器输出Vo+端，电流源N×I在开关S22的控制下接入滤波器输出Vo+端，；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；滤波器输出Vo+端与电容Cin3一端连接，电容Cin3另一端与单刀双掷开关S23静端连接，单刀双掷开关S23动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；滤波器输出Vo-端与电容Cin4一端连接，电容Cin4另一端与单刀双掷开关S24静端连接，单刀双掷开关S24动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；
单刀单掷开关S25和电容Cf3并联后连接在放大器AMP2的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S26和电容Cf4并联后连接在放大器AMP2的负输入端和正输出端之间；
PNP管Q3的发射极连接低通滤波器的D+端口，PNP管Q3的集电极和基极同时连接低通滤波器的D-端口，电容C1两端接在D+、D-端口之间，低通滤波器的D-端口接地，低通滤波器的输出Vo-端连接PNP管Q22发射极。不工作时，开关S21和开关S22断开。电容Cin3和电容Cin4电容值相同，电容Cf3和电容Cf4电容值相同。
本发明将低通滤波器接入感温核电路，电流源I与N×I在开关S21和S22的控制下依次接入低通滤波器输出Vo+端，实现了动态匹配，减小了失配对温度传感器的影响，电容Cin3、电容Cin4分别通过开关S23和S24与放大器Amp2两端相连，两个电容Cf3、Cf4分别跨接在放大器的两侧，实现外部感温的功能。
感温核电路中的ΔVBE经放大器放大后传输给10位SAR ADC，完成模拟信号到数字信号的转变。本发明中设计的温度传感器分辨率为0.25℃，感温电路输出的温度系数为10mv/℃，需要ADC的1LSB为2.5mv，由公式LSB＝VREF/2N计算得出，10位的ADC即可满足要求。温度传感器中的ADC速度要求取决于温度传感器的带宽要求，温度传感器输出速度要求不高，考虑到系统功耗应该尽可能的小来降低系统自热对感温电路的影响，综合考虑选取10位SAR ADC。本发明中的ADC为10位精度，可以在-55℃～+125℃环境中工作，将放大后的ΔVBE转换为10位数字码并存储在一级存储寄存器当中，与温度的对应关系如图4所示。
图4中设计I0＝4uA，温度传感器总体电流≤2mA，功耗≤6mW(VDD＝3V)，具有低功耗特点。
一级转换寄存器中的原始10位数字码通过加法器与失调寄存器中的8位修调数字码相加，根据工作模式的不同选取内部修调寄存器或外部修调寄存器中的8位修调数字码以达到修调的目的。修调后的数字码储存在二级输出寄存器中，通过比较器与上下限寄存器中预存的数字码相比较，对芯片工作温度起到报警作用，防止芯片过热被烧毁。
失调校准寄存器包括内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器，内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器均存储8位补偿数字码；当内部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和内部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准；当外部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和外部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准。
1LSB对应1℃，可调节范围在±127.5℃，通过对SAR ADC转换结果进行失调电压校准，提高温度检测的精度，并在校准完成后休眠以减小功耗。
内部失调校准寄存器包含一个二进制8位补码，在最终的温度值被比较和存储之前，该数字码与表征温度值的10位数字码相加，实现单一点校准，对整个转化曲线实现抬升或下移，有效减小因器件本身的热特性变化以及生产过程中的偏差带来的误差，达到内部测温时修调的目的。
所述外部失调校准寄存器包含一个二进制8位补码，在最终的温度值被比较和存储之前，该数字码与表征温度值的10位数字码相加，实现单一点校准，对整个转化曲线实现抬升或下移，有效减小因器件本身的热特性变化以及生产过程中的偏差带来的误差，达到内部测温时修调的目的。
所述上下限寄存器存有表示温度界限的10位数字码，通过与输出结果进行比较，能够起到温度警报的作用，防止芯片温度过高烧毁。
10位二进制数字码和8位补偿数字码进行加法运算时，高位对齐，8位补偿数字码低两位补0。
具有失调校准功能的温度传感器电路功耗低、工作范围广、占用芯片面积小，能够对SAR ADC的结果进行修调，提升温度测量的精度，灵活性好。
温度传感器电路搭建好后，进行温度试验，获得温度输出曲线，与实际温度对比，获得温度传感器电路的温度输出偏差；失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码即为该温度输出偏差的补码。
下面结合具体实施例进行进一步说明：
如图4所示，内部测温和外部测温模式下，ΔVBE产生电路的一个工作周期都包括一个采样相位和一个电荷再分配相位，其中电荷分配相位通过八次开关切换，实现了对ΔVBE的八次放大。电路右侧开关K1、K2、K3、K4、K5所对应的casecode电流源所能产生的电流分别为14I0、I0、I0、I0、I0，电路左侧casecode电流源所能产生的电流为5I0。以内部测温模式为例进行介绍，电路开始工作时处于采样相位，此时图2开关S15、S16处于闭合状态，图4开关K1、K2、K3、K4处于高电平导通状态，开关K5处于低电平断开状态，流过N1(即Q11)三极管的电流为17I0，流过N0(即Q12)三极管的电流为5I0，电容Cin1、电容Cin2两端跟踪输入电压，完成采样；在采样模式结束时，图2开关S15、S16断开，图4开关K1、K2、K3、K5处于断开状态，开关K4处于导通状态，流过N1(即Q11)三极管的电流为I0。此时，通过Cf1、Cf2的负反馈驱动运放的输入差动电压，使Cin1、Cin2存储的电荷转移到Cf1、Cf2上，产生的输出端电压为ΔVBE·Cin1/Cf1+Vcm，其中ΔVBE为切换电流源带来的不同电流密度之下的电压差；进入到下一次放大时，图2开关S15、S16断开，图4开关K1、K2、K4、K5处于导通状态，开关K3处于断开状态，流过N1三极管的电流为17I0，图2开关S13、S14进行切换，完成第二次放大，此时产生的输出端电压为2ΔVBECin/Cf；第三次放大时，图2开关S15、S16断开，图4开关K1、K3、K4、K5处于断开状态，开关K2处于断开状态，流过N1三极管的电流为17I0，图2开关S13、S14进行切换，完成第三次放大，此时产生的输出端电压为3ΔVBE·Cin1/Cf1；以后的放大过程类似，不再赘述。完整的工作周期时序如图5所示，一个工作周期中对ΔVBE进行了八次放大，得到的输出端电压为8ΔVBE·Cin1/Cf1。输出的电压经SAR ADC转换成10位的数字码，并使用补码表示法表示温度，例如在0℃下，Vout＝1.125V，对应的比较器输出应该为1000000000，通过数字信号处理将最高位取反，得到的温度码为0000000000。则通过码值可以得到温度为，正温度＝码值/4，负温度＝(512-码值)/4，温度对应码值表1所示。
表1
| 温度/℃ | 码值 |
| -40 | 1101100000 |
| -25 | 11 1001 1100 |
| -10 | 11 1101 1000 |
| 0 | 00 0000 0000 |
| 10 | 00 0010 1000 |
| 25 | 00 0110 0100 |
| 50 | 00 1100 1000 |
| 75 | 01 0010 1100 |
| 100 | 01 1001 0000 |
| 105 | 01 1010 0100 |
| 125 | 01 1111 0100 |
失调校准寄存器中包含二进制8位数字码，在最终的温度值被比较和存储之前，该数字码与表征温度值的10位数字码相加，实现单一点校准，对整个转化曲线实现抬升或下移，有效减小因器件本身的热特性变化以及生产过程中的偏差带来的误差，达到修调目的。同时修调过的结果可与上下限寄存器中的数字码进行比较，对芯片周围或芯片自身的瞬时温度进行监测，防止芯片过热烧毁或工作温度偏低影响输出结果。
需要说明的是，虽然本发明的具体实施方式中对所涉及的具体时钟电路及组成模块进行了描述，但对这些具体电路所进行的描述仅是用来说明本发明的内容。在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明的实例做出各种有效的变化和修改，但其变型都将落在本发明权利要求范围内。因此本发明是广泛的。本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：包括感温核电路、10位SARADC、一级转换寄存器、二级输出寄存器、上下限寄存器、失调校准寄存器、加法器和比较器；
感温核电路用于感知温度对应的电压值，将所述电压值发送给10位SAR ADC进行数字化；10位SAR ADC将电压值转换为10位二进制数字码，储存在一级转换寄存器中；
加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准，校准后的10位二进制数字码储存在二级输出寄存器中向外输出；
在超限检测模式中，比较器将二级输出寄存器中的数字码和上下限寄存器中的数字码进行比较，当二级输出寄存器中的数字码超出上下限寄存器中的数字码范围时，输出超限指示信号，防止芯片过热烧毁或低温损伤。
2.根据权利要求1所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：所述感温核电路包括内部测温模式电路和外部测温模式电路，内部测温模式电路用于检测芯片内部温度，外部测温模式电路用于实现外部感温。
3.根据权利要求2所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：内部测温模式电路包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S11、单刀单掷开关S12、单刀双掷开关S13、单刀双掷开关S14、单刀单掷开关S15、单刀单掷开关S16、PNP管Q11、PNP管Q12、电容Cin1、电容Cin2、电容Cf1、电容Cf2、放大器AMP1；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q12发射极相连，PNP管Q12集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S11的控制下接入PNP管Q11发射极，电流源N×I在开关S12的控制下接入PNP管Q1发射极，PNP管Q11集电极、基极均接地；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；PNP管Q11发射极与电容Cin1一端连接，电容Cin1另一端与单刀双掷开关S13静端连接，单刀双掷开关S13动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；PNP管Q12集电极与电容Cin2一端连接，电容Cin2另一端与单刀双掷开关S14静端连接，单刀双掷开关S14动端能够在放大器AMP1的正输入端和负输入端之间切换；
单刀单掷开关S15和电容Cf1并联后连接在放大器AMP1的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S16和电容Cf2并联后连接在放大器AMP1的负输入端和正输出端之间；不工作时，开关S11和开关S12断开。
4.根据权利要求3所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：电容Cin1和电容Cin2电容值相同，电容Cf1和电容Cf2电容值相同。
5.根据权利要求2所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：外部测温模式电路包括电流源I、电流源N×I、内部基准电流源IBIAS、单刀单掷开关S21、单刀单掷开关S22、单刀双掷开关S23、单刀双掷开关S24、单刀单掷开关S25、单刀单掷开关S26、PNP管Q22、PNP管Q3、电容Cin3、电容Cin4、电容Cf3、电容Cf4、电容C1、放大器AMP2、低通滤波器；
内部基准电流源IBIAS与纵向PNP管Q22发射极相连，PNP管Q22集电极、基极均接地；工作时，电流源I在开关S21的控制下接入滤波器输出Vo+端，电流源N×I在开关S22的控制下接入低通滤波器输出Vo+端，；内部基准电流源IBIAS、电流源I、电流源N×I另一端均接电源VDD；滤波器输出Vo+端与电容Cin3一端连接，电容Cin3另一端与单刀双掷开关S23静端连接，单刀双掷开关S23动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；低通滤波器输出Vo-端与电容Cin4一端连接，电容Cin4另一端与单刀双掷开关S24静端连接，单刀双掷开关S24动端能够在放大器AMP2的正输入端和负输入端之间切换；
单刀单掷开关S25和电容Cf3并联后连接在放大器AMP2的正输入端和负输出端之间，单刀单掷开关S26和电容Cf4并联后连接在放大器AMP2的负输入端和正输出端之间；
PNP管Q3的发射极连接低通滤波器的D+端口，PNP管Q3的集电极和基极同时连接低通滤波器的D-端口，电容C1两端接在D+、D-端口之间，低通滤波器的D-端口接地，低通滤波器的输出Vo-端连接PNP管Q22发射极；
不工作时，开关S21和开关S22断开。
6.根据权利要求5所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：电容Cin3和电容Cin4电容值相同，电容Cf3和电容Cf4电容值相同。
7.根据权利要求1所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：所述失调校准寄存器包括内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器，内部失调校准寄存器和外部失调校准寄存器均存储8位补偿数字码；当内部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和内部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准；当外部测温模式电路工作时，加法器将一级转换寄存器中存储的10位二进制数字码和外部失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码进行加法运算，以对感温核电路感知的温度进行修正校准。
8.根据权利要求7所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：10位二进制数字码和8位补偿数字码进行加法运算时，高位对齐，8位补偿数字码低两位补0。
9.根据权利要求7所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：温度传感器电路搭建好后，进行温度试验，获得温度输出曲线，与实际温度对比，获得温度传感器电路的温度输出偏差；失调校准寄存器中存储的8位补偿数字码即为该温度输出偏差的补码。
10.根据权利要求1所述的一种具有失调调节功能的温度传感器电路，其特征在于：所述上下限寄存器存有代表温度允许范围的10位数字码。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310417073.XA CN116625534A (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种具有失调调节功能的温度传感器电路 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310417073.XA CN116625534A (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种具有失调调节功能的温度传感器电路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116625534A true CN116625534A (zh) | 2023-08-22 |
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ID=87620196
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310417073.XA Pending CN116625534A (zh) | 2023-04-18 | 2023-04-18 | 一种具有失调调节功能的温度传感器电路 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN116625534A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117833916A (zh) * | 2024-02-29 | 2024-04-05 | 深圳市恒运昌真空技术股份有限公司 | 信号调理电路、装置及射频电源 |
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2023
- 2023-04-18 CN CN202310417073.XA patent/CN116625534A/zh active Pending
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