CN207515919U - 一种温度检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种温度检测电路，包括：电压生成电路，ADC正负基准电压电路，ADC电路以及译码器；所述电压生成电路，用于生成预设带隙基准电压以及待检测电压；所述ADC正负基准电路，用于将带隙基准电压转换为ADC的正基准和负基准电压；所述ADC电路，用于将所述电压生成电路中生成的待检测电压，进行模数转换处理后生成数字信号；所述译码器，用于将所述ADC电路生成的所述数字信号进行译码，显示当前待测芯片的温度信息。其目的通过在带隙基准电路上增加一条支路，获得温度的模拟信号，实现温度信息的检测，从而减小芯片结构的面积。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种温度检测电路。
背景技术
随着半导体技术不断发展，目前半导体器件的尺寸越来越小。随着芯片上晶体管密度的提高，芯片功耗随之加大。但是功耗变大后带来以下问题。
芯片的温度过热，从而造成更多的不良影响：1)芯片工作速度变慢。2)芯片热稳定性，严重甚至会导致芯片烧毁。
本申请基于以上的问题，提供了解决技术问题的技术方案。
发明内容
本实用新型的提供了一种温度检测电路，其目的通过在带隙基准电路上增加一条支路，获得温度的模拟信号，实现温度信息的检测，从而减小芯片结构的面积。
本实用新型提供的技术方案如下：
一种温度检测电路，包括：电压生成电路，ADC正负基准电压电路，ADC电路以及译码器；所述电压生成电路，用于生成预设带隙基准电压以及待检测电压；所述ADC正负基准电路，用于将带隙基准电压转换为ADC的正基准和负基准电压；所述ADC电路，用于将所述电压生成电路中生成的待检测电压，进行模数转换处理后生成数字信号；所述译码器，用于将所述ADC电路生成的所述数字信号进行译码，显示当前待测芯片的温度信息。
优选的，所述电压生成电路：包括：8个MOS管，MOS管M1～MOS管M8；3个三极管，分别为：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；所述MOS管M1～MOS管M4的栅极端依次串联；所述MOS管M1～MOS管M4的源极端并列连接在电源供电端；所述MOS管M1～MOS管M4的漏极端依次与所述MOS管M5～MOS管M8的源极端对应电连接；所述MOS管M5～MOS管M8的栅极端依次串联；所述MOS管M5的漏极端分别与所述三极管Q1的集电极端、所述三极管Q1的基极端、所述三极管Q2的基极端电连接；所述三极管Q1的发射极端连接公共地端；所述三极管Q2的集电极端与所述MOS管M6的漏极端电连接；所述三极管Q2的发射极端通过第一电阻R1连接所述公共地端；所述MOS管M7的漏极端通过第二电阻R2与所述三极管Q3的集电极端和基极端电连接，输出所述预设带隙基准电压；所述三极管Q3的发射极端连接所述公共地端；所述MOS管M8的漏极端通过第三电阻R3连接所述公共地端，输出所述待检测电压。
优选的，正负基准电压电路，所述正负基准电压电路分别与所述电压生成电路，所述ADC电路电连接，用于将所述预设带隙基准电压调制成正基准电压信号和负基准电压信号；运算放大器U1的正相输入端输入所述预设带隙基准电压；所述运算放大器U1的输出端通过电阻R4分别与所述运算放大器U1的反向输入端、以及电阻的R5的一端电连接；所述电阻的R5的另一端通过电阻R6连接所述公共地端。
优选的，所述ADC电路包括：第一数量的比较器，以及与第一数量的比较器数量对应的第二数量的电阻；第一数量的所述比较器的正相输入端与所述MOS管M8的漏极端电连接，输入所述待检测电压接；第二数量的所述电阻串联电连接；串联后的第二数量的所述电阻的一端与所述运算放大器U1的输出端电连接，接收所述正基准电压信号；串联后的第二数量的所述电阻的另一端与所述电阻的R5的另一端电连接，接收所述负基准电压信号；每两个串联电阻的公共端与所述运算放大器的反相输入端电连接；第一数量小于第二数量。
优选的，包括：所述译码器的数据信息输入端与所述ADC电路的输出端连接；所述译码器的数据信息输出端输出多位二进制信号。
优选的，还包括：控制时钟电路，与所述ADC电路电连接，用于控制所述ADC电路的工作状态。
与现有技术相比，本实用新型提供一种温度检测电路，至少带来以下一种技术效果:
1、在本实用新型中，通过在带隙基准电路上增加一条支路，可以获得温度的模拟信号，获取温差，一方面更加方便测量芯片的工作温度；另一方面，增加的支路的只是多了一个电阻，元器件比较少，从而减小了面积。
2、在本实用新型中，增加的支路的只是多了一个电阻，元器件比较少，实现比较简单，更加节约成本。
3、在本实用新型中，通过控制时钟电路控制ADC的运算放大器的工作状态，分时段开启，从而降低功耗，另一方可以使元器件的工作寿命延长。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种温度检测电路及一种温度检测方法特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本实用新型一种温度检测电路一个实施例的结构示意图；
图2是本实用新型一种温度检测电路另一个实施例的结构示意图；
图3是本实用新型一种温度检测电路另一个实施例的结构示意图；
图4是本实用新型一种温度检测电路另一个实施例的结构示意图；
图5是本实用新型一种温度检测电路另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本实用新型提供了一种温度检测电路的一个实施例，参考图1所示；包括：电压生成电路，ADC正负基准电压电路，ADC电路以及译码器；所述电压生成电路，用于生成预设带隙基准电压以及待检测电压；所述ADC正负基准电路，用于将带隙基准电压转换为ADC的正基准和负基准电压；所述ADC电路，用于将所述电压生成电路中生成的待检测电压，进行模数转换处理后生成数字信号；所述译码器，用于将所述ADC电路生成的所述数字信号进行译码，显示当前待测芯片的温度信息。
具体的，温度检测电路设置一个集成电路中，进行整体的封装，组成芯片；在本实施例中的预设带隙基准电压即为：是通过带隙基准电路而生成；两个相同电流的而面积不同的三极管，它们基极和发射极压降之差呈现和随绝对温度成正比，而单个三极管，基极和发射极压降随绝对温度下降。如果将两者相加将得到和温度近似无关的电压，这个电路被称为带隙基准电路。将温度检测电路设置在当前待测芯片上进行整体的封装，组成集成电路模块；由于预设带隙基准电压保持基本不变，而待检测电压随着工作的芯片的温度升高而升高，从而使得温度检测电路各支路上的电流进行平衡的提升；因此，预设带隙基准电压与待检测电压之间产生的压差，而压差的大小直接体现在温度变化上，通过ADC电路获取相应的温差变化，将温差变化量以数字的形式，输入至译码器的各输入接口上；译码器译码处理后得到芯片的工作温度，从而实现本实施例对芯片的温度的测量。
在以上实施例的基础上，还提供了一个实施例；参考图2所示；在本实施例中电压生成电路：包括：8个MOS管，MOS管M1～MOS管M8；3个三极管，分别为：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；所述MOS管M1～MOS管M4的栅极端依次串联；所述MOS管M1～MOS管M4的源极端并列连接在电源供电端；所述MOS管M1～MOS管M4的漏极端依次与所述MOS管M5～MOS管M8的源极端对应电连接；所述MOS管M5～MOS管M8的栅极端依次串联；8个P型MOS管组成四支路共源共栅电流镜结构，每支路电流相等。共源共栅电流镜和普通电流镜相比输出阻抗更大，从而漏端电压的变化不能影响到电流镜电流；所述MOS管M5的漏极端分别与所述三极管Q1的集电极端、所述三极管Q1的基极端、所述三极管Q2的基极端电连接；所述三极管Q1的发射极端连接公共地端；所述三极管Q2的集电极端与所述MOS管M6的漏极端电连接；所述三极管Q2的发射极端通过第一电阻R1连接所述公共地端。所述MOS管M7的漏极端通过第二电阻R2与所述三极管Q3的集电极端和基极端电连接，输出所述预设带隙基准电压；所述三极管Q3的发射极端连接所述公共地端；所述MOS管M8的漏极端通过第三电阻R3连接所述公共地端，输出所述待检测电压。三极管Q1、Q2两者压差之差生成正温度系数电压，通过电阻R1转换成正温度系数电流；四条支路电流相等由电流镜保证，Q3的作用为生成负温度系数电压，R2乘上电流(每支路电流相等，电流为正温度系数)为正温度系数，所以经过Q3和R2总压降为温度无关；第二电阻R2与三极管Q3生成带隙基准电压，也即为预设带隙基准电压；当电流随着温度的升高而影响R2两端的电压增加，由于三极管Q3的压降与温度呈反线性负相关，从而保持预设带隙基准电压不变；R3为固定值电阻，随着温升，通过R3的电流线性增长，即R3与M8这条支路上的产生的电压为：PTAT型电压。预设带隙基准电压与R3产生的电压存在一定差压，从而可以反应出对应的温度值。
在以上实施例的基础上，还提供了一个实施例；参考图3所示；还包括：正负基准电压电路，所述正负基准电压电路分别与所述电压生成电路，所述ADC电路电连接，用于将所述预设带隙基准电压调制成正基准电压信号和负基准电压信号；运算放大器U1的正相输入端输入所述预设带隙基准电压；所述运算放大器U1的输出端通过电阻R4分别与所述运算放大器U1的反向输入端、以及电阻的R5的一端电连接；所述电阻的R5的另一端通过电阻R6连接所述公共地端。由于带隙基准电压需要驱动阻性负载，而电阻将会改变输出电压的值。所以需要一个电压缓冲器。为获得好的缓冲效果，电压缓冲器须使用高增益运放。带隙基准电压和运放正端相连。运放负载为电阻分压器。通过分压器来生成和带隙基准电压不同而又不随温度变化的电压。在本实施例中的运算放大器U1可以通过二阶运放带miller补偿结构进行实现，参考图5所示，C1和R7为miller补偿部分，防止电路振荡。，由于该电路为二阶运放，增益非常大，迫使M9和M10的栅极电压相等，即Vout＝Vref，这里Vout为运放输出端电压，Vref为带隙基准电压。从而Vref+和Vref之比为电阻R4、R5、R6之和比上电阻R5、R6之和；Vref-和Vref之比为电阻R6比上电阻R5、R6之和；MOS管M11的源极端与MOS管M12的源极端并列连接在所述电源供电端；MOS管M11的栅极端与MOS管M12的栅极端电连接；MOS管M11的栅极端还与MOS管M11的漏极端电连接；MOS管M11的漏极端与MOS管M12的漏极端依次对应连接在MOS管M9的漏极端和MOS管M10的漏极端；MOS管M9的源极端和所述MOS管M10的源极端电连接，并与MOS管M13的漏极端电连接；所述MOS管M13的源极端接地；MOS管M10的栅极端输入预设带隙基准电压；MOS管M12的漏极端与所述MOS管M14的栅极电连接。
在以上实施例的基础上，还提供了一个实施例；参考图4所示；所述ADC电路包括：第一数量的比较器，以及与第一数量的比较器数量对应的第二数量的电阻；第一数量的所述比较器的正相输入端与所述MOS管M8的漏极端电连接，接收所述待检测电压；第二数量的所述电阻串联电连接；串联后的第二数量的所述电阻的一端与所述运算放大器U1的输出端电连接，接收所述正基准电压信号；串联后的第二数量的所述电阻的另一端与所述电阻的R5的另一端电连接，接收所述负基准电压信号；每两个串联电阻的公共端与所述运算放大器的反相输入端电连接。所述译码器的数据信息输入端与所述ADC电路的输出端连接；所述译码器的数据信息输出端输出多位二进制信号。还包括：控制时钟电路，与所述ADC电路电连接，用于控制所述ADC电路的工作状态；第一数量小于第二数量。
具体的，在本实施例中，第一数量为第二数量减一；ADC电路为flash型ADC包括:七个比较器和八个电阻，译码器和三个寄存器。其中第K个电阻上端和第K+1个电阻下端、第K个比较器反向输入端相连。第一个电阻下端和负基准电压相连。第八个电阻上端和正基准电压相连。七位比较器输出和译码器输入相连，译码器输出三位和三位寄存器相连。寄存器输出即温度检测结构输出。
在本实用新型中，通过控制时钟电路控制ADC的运算放大器的工作状态，分时段开启，从而降低功耗，另一方可以使元器件的工作寿命延长。
在本实用新型中，通过在带隙基准电路上增加一条支路，可以获得温度的模拟信号，实现温差获取，从而减小了面积。
本实用新型还提供了一种温度检测的方法的一个实施例，应用于以上实施例的所述温度检测电路中，执行图1-图4所示；包括：电压生成电路生成预设带隙基准电压以及待检测电压；ADC电路将所述电压生成电路中生成的预设带隙基准电压以及待检测电压进行比较处理，转换成数字信号；译码器将ADC电路生成的所述数字信号进行译码，获取当前待测芯片的温度信息。
优选的，包括：调整预设电流信号；根据所述预设电流信号获取所述预设带隙基准电压以及所述待检测电压；正负基准电压电路将所述预设带隙基准电压调制成正基准信号和负基准信号，所述ADC电路接收调制后的正基准信号和负基准信号，以及所述待检测电压，进行比较处理，转换成数字信号。
优选的，所述预设电流信号，所述预设带隙基准电压以及所述待检测电压的生成包括：所述电压生成电路：包括：8个MOS管，MOS管M1～MOS管M8；3个三极管，分别为：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；所述MOS管M1～MOS管M4的栅极端依次串联；所述MOS管M1～MOS管M4的源极端并列连接在电源供电端；所述MOS管M1～MOS管M4的漏极端依次与所述MOS管M5～MOS管M8的源极端对应电连接；所述MOS管M5～MOS管M8的栅极端依次串联；所述MOS管M5的漏极端分别与所述三极管Q1的集电极端、所述三极管Q1的基极端、所述三极管Q2的基极端电连接；所述三极管Q1的发射极端连接公共地端；所述三极管Q2的集电极端与所述MOS管M6的漏极端电连接；所述三极管Q2的发射极端通过第一电阻R1连接所述公共地端。所述MOS管M7的漏极端通过第二电阻R2与所述三极管Q3的集电极端和基极端电连接，输出所述预设带隙基准电压；所述三极管Q3的发射极端连接所述公共地端；所述MOS管M8的漏极端通过第三电阻R3连接所述公共地端，输出所述待检测电压。
优选的，还包括：获取控制所述ADC电路的工作状态的时钟信号。
在以上实施例的基础上，还提供了一个实施例；带隙基准电压和PTAT电压生成电路，正负基准电压生成器，flash型ADC电路和控制时钟电路；带隙基准和PTAT电压生成电路用来生成和温度无关的电压和PTAT型电压；正负基准电压生成器，作用为使得基准电压能驱动阻性负载；控制时钟，用来控制模块的开启和关断；带隙基准电压为R2第二电阻靠近M7的漏极端，PTAT电压为第三电阻正端，靠近M8的漏极端；此时PTAT电压需通过ADC转换为数字信号。而ADC需要正负基准电压；参考图3，正负基准电压生成器由运算放大器和电阻分压器相连。其中电阻分为三段，每个电阻上端和运算放大器输出端相连，第四电阻下端和第五电阻上端相连，第五电阻下端和第六电阻上端相连。第六电阻下端接地。第四电阻上端为正基准电压，第六电阻上端为负基准电压。带隙基准电压和运放输入正端相连，运放输入负端和第四电阻下端相连。图3中运算放大器为一个二阶miller型运放。参考图5。该flash型ADC包括：七个比较器和八个电阻，译码器和三个寄存器。其中第K个电阻上端和第K+1个电阻下端、第K个比较器反向输入端相连。第一个电阻下端和负基准电压相连。第八个电阻上端和正基准电压相连。七位比较器输出和译码器输入相连，译码器输出三位和三位寄存器相连。寄存器输出即温度检测结构输出。根据具体的工作需求，可以增加比较器输个数，对应的译码器输出位数进行适应性的变化。
在本实用新型中，通过控制时钟电路控制ADC的运算放大器的工作状态，分时段开启，从而降低功耗，另一方可以使元器件的工作寿命延长。
在本实用新型中，通过在带隙基准电路上增加一条支路，可以获得温度的模拟信号，实现温差获取，从而减小了面积。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种温度检测电路，其特征在于，包括：电压生成电路，ADC正负基准电压电路，ADC电路以及译码器；
所述电压生成电路，用于生成预设带隙基准电压以及待检测电压；
所述ADC正负基准电路，用于将带隙基准电压转换为ADC的正基准和负基准电压；
所述ADC电路，用于将所述电压生成电路中生成的待检测电压，进行模数转换处理后生成数字信号；
所述译码器，用于将所述ADC电路生成的所述数字信号进行译码，显示当前待测芯片的温度信息。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述电压生成电路：包括：8个MOS管，MOS管M1～MOS管M8；3个三极管，分别为：三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3；
所述MOS管M1～MOS管M4的栅极端依次串联；
所述MOS管M1～MOS管M4的源极端并列连接在电源供电端；
所述MOS管M1～MOS管M4的漏极端依次与所述MOS管M5～MOS管M8的源极端对应电连接；
所述MOS管M5～MOS管M8的栅极端依次串联；
所述MOS管M5的漏极端分别与所述三极管Q1的集电极端、所述三极管Q1的基极端、所述三极管Q2的基极端电连接；
所述三极管Q1的发射极端连接公共地端；
所述三极管Q2的集电极端与所述MOS管M6的漏极端电连接；
所述三极管Q2的发射极端通过第一电阻R1连接所述公共地端；
所述MOS管M7的漏极端通过第二电阻R2与所述三极管Q3的集电极端和基极端电连接，输出所述预设带隙基准电压；
所述三极管Q3的发射极端连接所述公共地端；
所述MOS管M8的漏极端通过第三电阻R3连接所述公共地端，输出所述待检测电压。
3.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，还包括：正负基准电压电路，所述正负基准电压电路分别与所述电压生成电路，所述ADC电路电连接，用于将所述预设带隙基准电压调制成正基准电压信号和负基准电压信号；
运算放大器U1的正相输入端输入所述预设带隙基准电压；
所述运算放大器U1的输出端通过电阻R4分别与所述运算放大器U1的反向输入端、以及电阻的R5的一端电连接；
所述电阻的R5的另一端通过电阻R6连接所述公共地端。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述ADC电路包括：第一数量的比较器，以及与第一数量的比较器数量对应的第二数量的电阻；
第一数量的所述比较器的正相输入端与所述MOS管M8的漏极端电连接，输入所述待检测电压；
第二数量的所述电阻串联电连接；串联后的第二数量的所述电阻的一端与所述运算放大器U1的输出端电连接，接收所述预设带隙基准电压的正基准电压信号；
串联后的第二数量的所述电阻的另一端与所述电阻的R5的另一端电连接，接收所述预设带隙基准电压的负基准电压信号；
每两个串联电阻的公共端与所述比较器的反相输入端电连接；
第一数量小于第二数量。
5.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，包括：
所述译码器的数据信息输入端与所述ADC电路的输出端连接；所述译码器的数据信息输出端输出多位二进制信号。
6.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，还包括：
控制时钟电路，与所述ADC电路电连接，用于控制所述ADC电路的工作状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: Temperature detection circuit and mobile communication equipment Effective date of registration: 20180629 Granted publication date: 20180619 Pledgee: Hefei Xingtai financing guarantee Group Limited Pledgor: HEFEI HENGSHUO SEMICONDUCTOR CO., LTD. Registration number: 2018340000275 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190705 Granted publication date: 20180619 Pledgee: Hefei Xingtai financing guarantee Group Limited Pledgor: HEFEI HENGSHUO SEMICONDUCTOR CO., LTD. Registration number: 2018340000275 |
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| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 230000 building 11, alumni enterprise innovation park, Luyang University of science and technology, northwest of the intersection of Tianshui road and Taihe Road, Luyang District, Hefei City, Anhui Province Patentee after: Hengshuo semiconductor (Hefei) Co.,Ltd. Address before: 230041 6th floor, building 2, gongtou Xinglu science and Technology Industrial Park, Luyang District, Hefei City, Anhui Province Patentee before: ZBIT SEMICONDUCTOR Ltd. |