CN217640050U - 带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 - Google Patents
带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN217640050U CN217640050U CN202221604698.4U CN202221604698U CN217640050U CN 217640050 U CN217640050 U CN 217640050U CN 202221604698 U CN202221604698 U CN 202221604698U CN 217640050 U CN217640050 U CN 217640050U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- temperature coefficient
- positive temperature
- circuit
- node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
一种带隙基准电路、温度传感电路和电子装置。该带隙基准电路包括正温度系数电流产生模块、参考电压产生模块和正温度系数电压缩放模块。正温度系数电流产生模块配置为产生正温度系数电流以及第一正温度系数电压。参考电压产生模块配置为基于正温度系数电流产生参考电压。正温度系数电压缩放模块配置为基于正温度系数电流产生相对于第一正温度系数电压进行缩放的第二正温度系数电压。该带隙基准电路通过将正温度系数电压放大后进行后续运算,进而扩大了温度系数的动态范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种带隙基准电路、温度传感电路和电子装置。
背景技术
温度传感器广泛应用于现代工业、医疗、交通、智能家居等领域。集成式的CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)温度传感器广泛用于各类片上系统(SoC)、工业物联网以及无线传感网络等应用场景。温度传感器的电路可以包括带隙基准电路。由于带隙基准电路对外部环境因素变化不敏感,可以用于减少或防止温度传感器的电路的异常操作并确保其可靠性。
实用新型内容
针对所存在的问题,本实用新型至少一实施例提供一种带隙基准电路,该带隙基准电路能产生放大后的正温度系数电压,进而扩大了温度系数μ的动态范围。
本实用新型至少一实施例提供一种带隙基准电路,该带隙基准电路包括:正温度系数电流产生模块,配置为产生正温度系数电流以及第一正温度系数电压;参考电压产生模块,配置为基于所述正温度系数电流,产生参考电压;正温度系数电压缩放模块,配置为基于所述正温度系数电流,产生相对于所述第一正温度系数电压进行缩放的第二正温度系数电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述正温度系数电流产生模块包括第一三极管、第二三极管和第一电阻,所述第一三极管的发射极与第一节点电连接,所述第一三极管的基极和集电极接第一公共电压,所述第一电阻的第一端电连接第二节点,所述第一电阻的第二端与所述第二三极管的发射极电连接,所述第二三极管的基极和集电极接所述第一公共电压,所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位被设置为相等,其中,所述正温度系数电流为所述第一电阻上产生的电流,所述第一正温度系数电压为所述第一电阻两端的电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述第一三极管和所述第二三极管为PNP型三极管。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述正温度系数电流产生模块还包括钳位电路子模块,所述钳位电路子模块电连接公共电压端、所述第一节点和所述第二节点,所述钳位电路子模块将所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位被设置为相等。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,钳位电路子模块包括第一开关晶体管、第二开关晶体管以及比较电路,所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管的栅极直接电连接且与第五节点电连接,所述第一开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和所述第一节点之间,所述第二开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和所述第二节点之间,所述比较电路的第一输入端与所述第一节点电连接,所述比较电路的第二输入端与所述第二节点电连接,所述比较电路的输出端与所述第五节点电连接,所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管以及所述比较电路构成负反馈电路,将所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位调节为相等。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述比较电路为运算放大器。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述参考电压产生模块包括第一镜像电路模块和第一电压产生模块,所述第一镜像电路模块配置为按第一比例复制所述正温度系数电流得到第一复制电流,所述第一电压产生模块配置为根据所述第一复制电流产生所述参考电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述参考电压产生模块包括第一镜像电路模块和第一电压产生模块,所述第一镜像电路模块包括第三开关晶体管,所述第三开关晶体管的栅极与所述第五节点电连接,所述第三开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和第三节点之间,用于按第一比例复制所述正温度系数电流得到第一复制电流,所述第一电压产生模块包括第二电阻和第三三极管,所述第二电阻的第一端电连接所述第三节点,所述第二电阻的第二端与所述第三三极管的发射极电连接,所述第三三极管的基极和集电极接所述第一公共电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述第三三极管与所述第一三极管类型相同。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述正温度系数电压缩放模块包括第二镜像电路模块和第二电压产生模块,所述第二镜像电路模块配置为按第二比例复制正温度系数电流得到第二复制电流,所述第二电压产生模块配置为根据所述第二复制电流产生相对于所述第一正温度系数电压缩放后的所述第二正温度系数电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述正温度系数电压缩放模块包括第二镜像电路模块和第二电压产生模块,所述第二镜像电路模块包括第四开关晶体管,所述第四开关晶体管的栅极与所述第五节点电连接,所述第四开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和第四节点之间,用于按第二比例复制所述正温度系数电流得到第二复制电流,所述第二电压产生模块包括第三电阻,所述第三电阻的第一端电连接所述第四节点,所述第三电阻的第二端接所述第一公共电压。
例如,在本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路中,所述第一公共电压为接地电压,所述第二公共电压为电源电压。
本实用新型至少一实施例还提供一种温度传感电路,该温度传感电路包括:本实用新型任一实施例提供的带隙基准电路;计算模块,配置为接收所述参考电压和所述第二正温度系数电压,基于所述参考电压和所述第二正温度系数电压输出与待测温度相关的感测结果。
本实用新型至少一实施例还提供一种电子装置,该电子装置包括本实用新型任一实施例提供的温度传感电路。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,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实用新型的一些实施例,而非对本实用新型的限制。
图1A为一种产生正温度系数电压的示例电路的电路图;
图1B为一种温度传感器的结构示意图;
图1C为一种温度传感电路产生的温度系数与温度的关系图;
图2为本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路的示意图;
图3为本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路的示例性电路图;
图4为本实用新型至少一实施例提供的温度传感电路的示意图;
图5为本实用新型至少一实施例提供的温度传感电路产生的一个示例的温度系数与温度的关系图;
图6为本实用新型至少一实施例提供的电子装置的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例的附图,对本实用新型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实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
除非另外定义,本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“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。“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“相连接”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。
温度传感器的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不变化。例如,温度传感器的电路可以包括带隙基准电路。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。
一般地,双极晶体管(三极管)的基极-发射极电压(VBE)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(ΔVBE)将与绝对温度成正向变动关系,即具有正温度系数。
图1A为一种产生正温度系数电压的示例电路的电路图。如图1A所示,电路10包括双极晶体管Q1和Q2。在一些示例中,双极晶体管Q2可以是由多个双极晶体管并联实现的。当双极晶体管Q1的电流密度为Is,双极晶体管Q2的电流密度为nIs(n为常数)时,它们的基极-发射极电压的差值ΔVBE可以用如下公式(1)表示:
其中,VBE1和VBE2分别为双极晶体管Q1和Q2的基极-发射极电压;热电压VT=kT/q(k为波尔兹曼常数,q为电子电荷量,T为热力学温度);n为晶体管Q2的增益与晶体管Q1的增益的比值。因此,双极晶体管Q1和Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE可以是与温度成正向变动的关系,即具有正温度系数。
通过将上述具有正温度系数的电压(例如,双极晶体管Q1和Q2的基极-发射极电压的差值ΔVBE)与具有负温度系数的电压(例如,双极晶体管Q1的基极-发射极电压)分别加以适当的权重/系数(α)并叠加,正温度系数和负温度系数可以相互抵消,从而获得对温度不敏感的参考电压。
图1B为一种温度传感器的结构示意图。例如,如图1B所示,温度传感器包括带隙基准电路、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rAE、AE和A2的发射极,双极晶体管rAE、AE和A2上会分别产生负温度系数电压VBE1、V’BE1和VBE2。VBE1和V’BE1之差ΔVBE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ΔVBE的正温度系数电压VPTAT,VPTAT可以用如下公式(2)表示:
VPTAT=αΔVBE (2)
例如,将双极晶体管A2上产生的负温度系数电压VBE2与正温度系数电压VPTAT相加组合,可以得到对温度相对更不敏感的参考电压VREF,例如,VREF可以用如下公式(3)表示:
VREF=VBE2+αΔVBE (3)
例如,将带隙基准电路产生的参考电压VREF和正温度系数电压VPTAT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。结合公式(2)和公式(3),温度系数μ可以用如下公式(4)表示:
然后将μ进行线性化处理就可以得到摄氏温度值,如下公式(5)所示:
Tout=Aμ+B (5)
例如,将温度系数μ进行例如图1B中所示的缩放处理等,可以获得所需的输出值Dout(例如,摄氏温度值Tout)。
图1C为一种温度传感电路产生的温度系数与温度的关系图。例如,如图1C所示,图1C中横坐标轴代表摄氏温度值T,纵坐标轴代表例如图1B中架构的温度传感器的电路产生的温度系数μ,例如,对应上述公式(5),μ在0到1的范围取值是,对应的温度范围约为0K至600K,因此要得到摄氏温度值,就需要A≈600℃/k,B≈-273℃,此时μ值没法很好的与ADC的输入动态范围匹配。
如图1C所示,该温度系数μ与摄氏温度值T成正比。例如,参考电压(VREF)取典型值1.2V,三极管基极-发射极电压(VBE)的温度系数取典型值-1.5mV/℃。在这种情况下,如图1C所示,摄氏温度值T为-40℃时的温度系数μ约为0.39,摄氏温度值T为125℃时温度系数μ约为0.66。然而,在理想情况下,希望当摄氏温度值从-40℃线性变化到125℃时,温度系数μ的动态范围应该线性的从0变到1。因此,如图1C所示,在例如图1B的温度传感器中,温度系数μ作为ADC向后一级模块(例如缩放模块)的输入,仅有不到30%的动态范围被使用,从而直接损失了ADC的有效位数,限制了测量精度。
本实用新型的至少一实施例提供了一种带隙基准电路。该带隙基准电路包括正温度系数电流产生模块、参考电压产生模块和正温度系数电压缩放模块。正温度系数电流产生模块配置为产生正温度系数电流以及第一正温度系数电压。参考电压产生模块配置为基于正温度系数电流产生参考电压。正温度系数电压缩放模块配置为基于正温度系数电流产生相对于第一正温度系数电压进行缩放的第二正温度系数电压。
本实用新型一些实施例提供的带隙基准电路、温度传感电路和电子装置,通过将正温度系数电压转化为正温度系数电流,基于该正温度系数电流产生放大后的正温度系数电压以及对温度变化不敏感的参考电压进行后续运算,进而扩大了温度系数μ的动态范围,从而扩大了ADC向后一级模块的输入动态范围,有助于提高测量精度。
图2为本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路的示意图。
例如,如图2所示,该带隙基准电路100包括正温度系数电流产生模块110、参考电压产生模块120和正温度系数电压缩放模块130。
正温度系数电流产生模块110配置为产生正温度系数电流以及第一正温度系数电压。例如,正温度系数电流为与绝对温度成比例(PTAT)的电流,第一正温度系数电压为与温度正相关的电压。
参考电压产生模块120配置为基于上述正温度系数电流产生参考电压。例如,参考电压产生模块120可以基于上述正温度系数电流和内部晶体管产生的负温度系数电压产生对绝对温度不敏感的参考电压。
正温度系数电压缩放模块130配置为基于上述正温度系数电流产生相对于第一正温度系数电压进行缩放的第二正温度系数电压。例如,第二正温度系数电压为将第一正温度系数电压放大后的与温度成正向变动关系的电压。
图3为本实用新型至少一实施例提供的带隙基准电路的示例性电路图。
例如,如图3所示,带隙基准电路100包括正温度系数电流产生模块110、参考电压产生模块120和正温度系数电压缩放模块130。
正温度系数电流产生模块100包括第一三极管Q1、第二三极管Q2和第一电阻R1。第一三极管Q1的发射极与第一节点N1电连接,第一三极管Q1的基极和集电极接第一公共电压,例如电连接到第一公共电压端,例如,第一公共电压为接地电压(GND),相应地,第一公共电压端为接地电压端。第二三极管Q2的基极和集电极接第一公共电压(GND),例如电连接到第一公共电压端。第一电阻R1的第一端电连接第二节点N2,第一电阻R1的第二端与第二三极管Q2的发射极电连接。
例如,在如图3所示的实施例中,第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管;或者,第一三极管Q1和第二三极管Q2也可以为NPN型三极管,本实用新型的实施例对此不作限制。
例如,如图3所示,正温度系数电流产生模块100还可以包括钳位电路子模块110。钳位电路子模块110接第二公共电压,例如电连接第二公共电压端(Vdd),并且钳位电路子模块110还电连接第一节点N1和第二节点N2。第二公共电压端配置为接收第二公共电压,例如电源电压Vdd。钳位电路子模块110将第一节点N1和第二节点N2相对于第一公共电压(GND)的电位调节为相等。
例如,钳位电路子模块110有多种实现方式,在图示的示例中,钳位电路子模块110包括第一开关晶体管M1、第二开关晶体管M2以及比较电路。比较电路的第一输入端(-)与第一节点N1电连接,比较电路的第二输入端(+)与第二节点N2电连接,比较电路的输出端与第五节点N5电连接。第一开关晶体管M1电连接在第二公共电压端(Vdd)和第一节点N1之间,第二开关晶体管M2电连接在第二公共电压端(Vdd)和第二节点N2之间。第一开关晶体管M1和第二开关晶体管M1的栅极直接电连接且与第五节点N5电连接。
例如,比较电路比较第一输入端(-)和第二输入端(+)输入的两个输入电压的高低,并由此改变输出端输出的输出电压,该输出电压可以控制第一开关晶体管M1、第二开关晶体管M2的状态,例如控制它们的导通与截止,由此控制第一节点N1和第二节点N2各自的电压,因此第一开关晶体管M1、第二开关晶体管M2以及比较电路构成负反馈电路,将第一节点N1和第二节点N2相对于第一公共电压(GND)的电位调节为相等。例如,比较电路可以为例如图3中的运算放大器,也可以为其他能够实现电压钳位功能的电子元件,本实用新型的实施例对此不作限制。
例如,第一三极管Q1的基极-发射极电压VBE1和第二三极管Q2的基极-发射极电压VBE2分别具有负温度系数。例如,第一三极管Q1和第二三极管Q2具有不同增益且在成一定比例的电流密度下工作,VBE1和VBE2的差值ΔVBE与绝对温度成正向变动关系,即具有正温度系数的第一正温度系数电压ΔVBE。由于第一节点N1和第二节点N2相对于第一公共电压(GND)的电位被设置为相等,第一电阻R1两端的电压即为VBE1和VBE2的差值,即第一正温度系数电压ΔVBE。因此,第一电阻R1上产生正温度系数电流Iptat,Iptat可以用如下公式(6)表示:
Iptat=ΔVBE/R1 (6)
例如,如图3所示,参考电压产生模块120包括第一镜像电路模块121和第一电压产生模块122。第一镜像电路模块121配置为按第一比例复制正温度系数电流Iptat得到第一复制电流I1。第一电压产生模块122配置为根据第一复制电流I1产生参考电压Vref。
例如,第一镜像电路模块121有多种实现方式,如图3所示的示例中,第一镜像电路模块121包括第三开关晶体管M3,第三开关晶体管M3可以用于电流复制,例如镜像复制。第三开关晶体管M3的栅极与第五节点N5电连接,第三开关晶体管M3电连接在第二公共电压端(Vdd)和第三节点N3之间。
例如,由于第三开关晶体管M3的栅极和第二开关晶体管M2的栅极通过第五节点N5电连接,由此第三开关晶体管M3的状态也受第五节点N5的电压(即比较电路的输出电压)控制。第三开关晶体管M3可以按第一比例复制第二开关晶体管M2上的正温度系数电流Iptat得到第一复制电流I1。例如,第一比例取决于第三开关晶体管M3和第二开关晶体管M2的宽长比。例如,当第三开关晶体管M3与第二开关晶体管M2的宽长比相同时,第一比例为1,即I1=Iptat。
例如,如图3所示,第一电压产生模块122包括第二电阻R2和第三三极管Q3,第二电阻R2的第一端电连接第三节点N3,第二电阻R2的第二端与第三三极管Q3的发射极电连接,第三三极管Q3的基极和集电极接第一公共电压(GND)。例如,第三三极管Q3与第一三极管Q1类型相同,例如如图3所示均为PNP三极管,或者可以均为NPN三极管,本实用新型的实施例对此不作限制。
例如,与温度成正向变动关系的第一复制电流I1流过第二电阻R2,在第二电阻R2上产生与温度成正向变动关系的电压ΔV’BE,ΔV’BE=I1×R2。由于第三三极管Q3的基极-发射极电压VBE3具有负温度系数,第三节点N3上产生对绝对温度不敏感的参考电压Vref。例如,当第一比例为1时,I1=Iptat,结合公式(6),Vref可以用如下公式(7)表示:
Vref=VBE3+ΔV′BE=VBE3+Iptat×R2=VBE+ΔVBE×R2/R1 (7)
例如,如图3所示,正温度系数电压缩放模块130包括第二镜像电路模块131和第二电压产生模块132。第二镜像电路模块131配置为按第二比例复制正温度系数电流Iptat得到第二复制电流I2。第二电压产生模块132配置为根据第二复制电流I2产生相对于第一正温度系数电压ΔVBE缩放后的第二正温度系数电压V_PTAT。
例如,如图3所示,第二镜像电路模块131包括第四开关晶体管M4,第四开关晶体管M4可以用于电流复制,例如镜像复制。第四开关晶体管M4的栅极与第五节点N5电连接,第四开关晶体管M4电连接在第二公共电压端(Vdd)和第四节点N4之间,用于按第二比例复制所述正温度系数电流得到第二复制电流。
例如,由于第四开关晶体管M4的栅极和第二开关晶体管M2的栅极通过第五节点N5电连接,由此第四开关晶体管M4的状态也受第五节点N5的电压(即比较电路的输出电压)控制。第四开关晶体管M4可以按第二比例复制第二开关晶体管M2上的正温度系数电流Iptat得到第二复制电流I2。例如,第二比例取决于第四开关晶体管M4和第二开关晶体管M2的宽长比。例如,当第四开关晶体管M4与第二开关晶体管M2的宽长比相同时,第二比例为1,即I2=Iptat。
例如,如图3所示,第二电压产生模块132包括第三电阻R3。第三电阻R3的第一端电连接第四节点N4,第三电阻R3的第二端接第一公共电压(GND)。
例如,与温度成正向变动关系的第二复制电流I2流过第三电阻R3,在第三电阻R3上产生与温度成正向变动关系的第二正温度系数电压V_PTAT=I2×R3。例如,当第二比例为1时,I2=Iptat,结合公式(6),V_PTAT可以用如下公式(8)表示:
例如,当R3大于R1时,第二正温度系数电压V_PTAT相当于将第一正温度系数电压ΔVBE乘以一个大于1的系数,即实现了对第一正温度系数电压ΔVBE的放大;反之,如果需要,当R3小于R1时,第二正温度系数电压V_PTAT相当于将第一正温度系数电压ΔVBE乘以一个小于1的系数,即实现了对第一正温度系数电压ΔVBE的缩小。并且,在该电路中,R3的阻值是可以选择设置的项,而不受限于其他因素。此外,在第三电阻R3上产生与温度成正向变动关系的第二正温度系数电压V_PTAT还可以进一步被处理,例如通过放大电路被进一步放大。
图4为本实用新型至少一实施例提供的温度传感电路的示意图。
例如,如图4所示,该温度传感电路200包括例如图2或图3所示的带隙基准电路100和计算模块210。在例如图3的实施例中,带隙基准电路100输出对温度变化不敏感的参考电压Vref以及相对于正温度系数电压ΔVBE放大后的第二正温度系数电压V_PTAT。计算模块210配置为接收参考电压Vref和第二正温度系数电压V_PTAT,基于参考电压Vref和第二正温度系数电压V_PTAT输出与待测温度T相关的感测结果。
例如,计算模块210可以为ADC。该ADC输出的与待测温度T相关的感测结果可以为与绝对温度成正向变动关系的温度系数μ。例如,结合公式(4)、公式(6)、公式(7)和公式(8),温度系数μ可以用如下公式(9)表示:
图5为本实用新型至少一实施例提供的温度传感电路产生的一个示例的温度系数与温度的关系图。
例如,如图5所示,图5中横坐标轴代表摄氏温度值T,纵坐标轴代表温度系数μ。传统曲线为例如图1C中温度系数μ与摄氏温度值T关系的曲线,扩大范围后的曲线为例如图4中温度传感电路产生的温度系数μ与摄氏温度值T关系的曲线。例如,参考电压取典型值1.2V,三极管基极-发射极电压的温度系数取典型值-1.5mV/℃。在这种情况下,如图5所示,当摄氏温度值从-40℃线性变化到125℃时,相对于理想情况下温度系数μ∈[0,1]的动态范围,传统曲线的温度系数μ的动态范围仅有不到30%,扩大范围后的曲线的温度系数μ的动态范围扩大到40%。
在本实用新型的实施例中,通过将正温度系数电压ΔVBE转化为正温度系数电流Iptat,基于该正温度系数电流Iptat产生放大后的正温度系数电压V_PTAT以及对温度变化不敏感的参考电压Vref进行后续运算,进而扩大了温度系数μ的动态范围,从而扩大了计算模块(例如,ADC)向后一级模块的输入动态范围。
图6为本实用新型至少一实施例提供的电子装置的示意图。例如,如图6所示,该电子装置20包括温度传感电路200,该温度传感电路200为本实用新型任一实施例提供的温度传感电路,例如为图4所示的温度传感电路200。
例如,该电子装置20可以为集成电路芯片,还可以为包括该集成电路芯片的手机、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,本实用新型的实施例对此不作限制。
需要说明的是,为表示清楚、简洁,本实用新型并没有给出该电子装置的全部组成单元。为实现电子装置的必要功能,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,本实用新型的实施例对此不作限制。关于电子装置的相关描述和技术效果可以参考本实用新型的实施例中提供的带隙基准电路和温度传感电路的相关描述和技术效果,这里不再赘述。
对于本实用新型,有以下几点需要说明:
(1)本实用新型实施例附图只涉及到与本实用新型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,本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (14)
1.一种带隙基准电路,其特征在于,包括:
正温度系数电流产生模块,配置为产生正温度系数电流以及第一正温度系数电压;
参考电压产生模块,配置为基于所述正温度系数电流产生参考电压;
正温度系数电压缩放模块,配置为基于所述正温度系数电流产生相对于所述第一正温度系数电压进行缩放的第二正温度系数电压。
2.根据权利要求1所述的带隙基准电路,其特征在于,所述正温度系数电流产生模块包括第一三极管、第二三极管和第一电阻,
所述第一三极管的发射极与第一节点电连接,所述第一三极管的基极和集电极接第一公共电压,
所述第一电阻的第一端电连接第二节点,所述第一电阻的第二端与所述第二三极管的发射极电连接,
所述第二三极管的基极和集电极接所述第一公共电压,
所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位被设置为相等,
其中,所述正温度系数电流为所述第一电阻上产生的电流,所述第一正温度系数电压为所述第一电阻两端的电压。
3.根据权利要求2所述的带隙基准电路,其特征在于,所述第一三极管和所述第二三极管为PNP型三极管。
4.根据权利要求2所述的带隙基准电路,其特征在于,所述正温度系数电流产生模块还包括钳位电路子模块,
所述钳位电路子模块电连接第二公共电压端、所述第一节点和所述第二节点,
所述钳位电路子模块将所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位设置为相等。
5.根据权利要求4所述的带隙基准电路,其特征在于,所述钳位电路子模块包括第一开关晶体管、第二开关晶体管以及比较电路,
所述第一开关晶体管和所述第二开关晶体管的栅极直接电连接且与第五节点电连接,
所述第一开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和所述第一节点之间,所述第二开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和所述第二节点之间,
所述比较电路的第一输入端与所述第一节点电连接,所述比较电路的第二输入端与所述第二节点电连接,所述比较电路的输出端与所述第五节点电连接,
所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管以及所述比较电路构成负反馈电路,将所述第一节点和所述第二节点相对于所述第一公共电压的电位调节为相等。
6.根据权利要求5所述的带隙基准电路,其特征在于,所述比较电路为运算放大器。
7.根据权利要求1-4任一所述的带隙基准电路,其特征在于,所述参考电压产生模块包括第一镜像电路模块和第一电压产生模块,
所述第一镜像电路模块配置为按第一比例复制所述正温度系数电流得到第一复制电流,
所述第一电压产生模块配置为根据所述第一复制电流产生所述参考电压。
8.根据权利要求5所述的带隙基准电路,其特征在于,所述参考电压产生模块包括第一镜像电路模块和第一电压产生模块,
所述第一镜像电路模块包括第三开关晶体管,所述第三开关晶体管的栅极与所述第五节点电连接,所述第三开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和第三节点之间,用于按第一比例复制所述正温度系数电流得到第一复制电流,
所述第一电压产生模块包括第二电阻和第三三极管,所述第二电阻的第一端电连接所述第三节点,所述第二电阻的第二端与所述第三三极管的发射极电连接,
所述第三三极管的基极和集电极接所述第一公共电压。
9.根据权利要求8所述的带隙基准电路,其特征在于,所述第三三极管与所述第一三极管类型相同。
10.根据权利要求1-4任一所述的带隙基准电路,其特征在于,所述正温度系数电压缩放模块包括第二镜像电路模块和第二电压产生模块,
所述第二镜像电路模块配置为按第二比例复制正温度系数电流得到第二复制电流,
所述第二电压产生模块配置为根据所述第二复制电流产生相对于所述第一正温度系数电压缩放后的所述第二正温度系数电压。
11.根据权利要求5所述的带隙基准电路,其特征在于,所述正温度系数电压缩放模块包括第二镜像电路模块和第二电压产生模块,
所述第二镜像电路模块包括第四开关晶体管,所述第四开关晶体管的栅极与所述第五节点电连接,所述第四开关晶体管电连接在所述第二公共电压端和第四节点之间,用于按第二比例复制所述正温度系数电流得到第二复制电流,
所述第二电压产生模块包括第三电阻,所述第三电阻的第一端电连接所述第四节点,所述第三电阻的第二端接所述第一公共电压。
12.根据权利要求4所述的带隙基准电路,其特征在于,所述第一公共电压为接地电压,所述第二公共电压为电源电压。
13.一种温度传感电路,其特征在于,包括:
如权利要求1-12任一所述的带隙基准电路;
计算模块,配置为接收所述参考电压和所述第二正温度系数电压,基于所述参考电压和所述第二正温度系数电压输出与待测温度相关的感测结果。
14.一种电子装置,其特征在于,包括如权利要求13所述的温度传感电路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202221604698.4U CN217640050U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202221604698.4U CN217640050U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN217640050U true CN217640050U (zh) | 2022-10-21 |
Family
ID=83628964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202221604698.4U Active CN217640050U (zh) | 2022-06-24 | 2022-06-24 | 带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN217640050U (zh) |
-
2022
- 2022-06-24 CN CN202221604698.4U patent/CN217640050U/zh active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8222955B2 (en) | Compensated bandgap | |
JP5085238B2 (ja) | 基準電圧回路 | |
US20070080740A1 (en) | Reference circuit for providing a temperature independent reference voltage and current | |
CN108225588B (zh) | 一种温度传感器及温度检测方法 | |
CN107861562B (zh) | 一种电流产生电路及其实现方法 | |
US9582021B1 (en) | Bandgap reference circuit with curvature compensation | |
KR20190106190A (ko) | 고정밀도 cmos 온도 센서 및 그 동작 방법 | |
US10234889B2 (en) | Low voltage current mode bandgap circuit and method | |
CN101105414A (zh) | 用以产生一感测信号的温度感测装置及其方法 | |
CN108334144B (zh) | 一种高性能基准电压源及其实现方法 | |
CN115357086B (zh) | 带隙基准电路及其操作方法、电子装置 | |
CN110967128B (zh) | 热传感器和温度测量的方法 | |
US7893681B2 (en) | Electronic circuit | |
US9665116B1 (en) | Low voltage current mode bandgap circuit and method | |
CN212322146U (zh) | 一种带温度补偿的电流基准电路 | |
US9304528B2 (en) | Reference voltage generator with op-amp buffer | |
CN217640050U (zh) | 带隙基准电路、温度传感电路和电子装置 | |
CN112596576A (zh) | 带隙基准电路 | |
CN108345336B (zh) | 能隙参考电路 | |
CN114878028A (zh) | 温度误差检测方法、装置、设备和存储介质 | |
CN113467562B (zh) | 一种无运放带隙基准源 | |
CN115599158A (zh) | 带隙电压基准电路 | |
TW201809947A (zh) | 能隙參考電路 | |
JP2002108467A (ja) | 定電圧出力回路 | |
CN107728690B (zh) | 能隙参考电路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 201100 room 1302, 13 / F, building 16, No. 2388, Chenhang highway, Minhang District, Shanghai Patentee after: Shanghai Bi Ren Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 201100 room 1302, 13 / F, building 16, No. 2388, Chenhang highway, Minhang District, Shanghai Patentee before: Shanghai Bilin Intelligent Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |