DE102015111523A1

DE102015111523A1 - Temperatursensor mit konfigurierbarer Steigung

Info

Publication number: DE102015111523A1
Application number: DE102015111523.9A
Authority: DE
Inventors: Franco Cocetta
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-07-16
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US9411355B2; US20160018839A1; CN105318980B; CN105318980A

Abstract

Entsprechende Ausführungsformen von Bauelementen und Verfahren stellen eine konfigurierbare Steigung (S) einer Spannungsantwort einer von einem Bandabstand abhängigen Temperatursensor-Schaltung (500) bereit. Die Steigung (S) und/oder eine Verschiebung (V0) der Spannungsantwort (VTMON) kann durch Operationen im Strombereich bei einem strategischen Knoten (BG) konfiguriert werden.

Description

Hintergrund der Erfindung
Eine Bandabstands- oder Basis-Emitter-Spannung wird oft als Referenzspannung für Temperatursensor-Schaltungen, für eine Erfassung einer Übertemperatur, für eine temperaturunabhängige Stromerzeugung und für Ähnliches eingesetzt. Zum Beispiel kann ein auf einem Bandabstand oder einem Basis-Emitter basierender Stromgenerator (wie ein Stromgenerator eines Stroms, welcher sich proportional zur absoluten Temperatur (PTAT) ändert) in einen Spannungsgenerator gewandelt werden, wobei zum Beispiel die Ausgangsspannung die Umgebungstemperatur repräsentiert. Solch eine Anordnung kann als ein Temperatursensor mit einer analogen Ausgangspannung eingesetzt werden.
Wenn ein solcher Temperatursensor bei verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, ist es im Allgemeinen erwünscht, dass die Ausgangsspannung des Temperatursensors an eine erwünschte Steigung angepasst wird. Zum Beispiel kann es wünschenswert für die Ausgabe des Temperatursensors sein, dass er eine bestimmte Spannung, welche mit der tiefsten Temperatur des interessierenden Bereiches korrespondiert, und eine andere Spannung, welche mit der höchsten Temperatur des interessierenden Bereiches korrespondiert, aufweist. Darüber hinaus oder alternativ kann es wünschenswert für die Ausgangspannung sein, an eine bestimmte Steigung der Spannung pro Schrittweite der gemessenen Temperatur angepasst zu sein. Im Allgemeinen ist eine Verschiebungsschaltung ausgestaltet, um die Ausgangsspannung an die erwünschte Steigung anzupassen, und ist mit der Temperatursensor-Schaltung implementiert.
In vielen Fällen ist jedoch die erwünschte Steigung nicht unabhängig von der analogen Ausgangspannung bei einer vorgegebenen Temperatur. Stattdessen ist die Temperatursteigung proportional zu dem Spannungswert bei einer Temperatur. Folglich ist es erforderlich, dass die Versorgungsspannung der Schaltung ansteigt, wenn die Temperatursteigung ansteigt, wodurch sich der erforderliche Headroom der Schaltung für die Versorgungsspannung erhöht. Darüber hinaus erhöht die Verschiebungsschaltung zusammen mit der bestimmten Referenzspannung die Schaltungsfläche und die Komplexität des Temperatursensors.
Darüber hinaus können weitere Störungen eingeführt werden, wenn der Temperatursensor in der CMOS-Technik implementiert wird. Im Allgemeinen wird der PTAT-Strom mit der CMOS-Technik von der Masseleitung erzeugt, so dass ein Stromspiegel eingesetzt wird, um den erzeugten Strom von der Versorgungsspannung zur Masse zurück zu leiten und ein Widerstand wird eingesetzt, um den Strom in eine Spannung zu wandeln. Diese zusätzlichen Wandlungsschritte weisen die Möglichkeit auf, zusätzliche Störungen hinsichtlich der Genauigkeit der Sensorausgabe einzuführen.
Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, die vorab beschriebenen Probleme nach dem Stand der Technik zumindest abzumildern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1, durch eine elektrische Schaltung nach Anspruch 8 und durch ein Verfahren nach Anspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Der Begriff strategischer Knoten ist, ähnlich wie der Hilfsknoten und der Ausgangsknoten, insbesondere die Bezeichnung eines bestimmten Knotens.
In vielen Fällen kann die erwünschte Steigung und/oder Verschiebung der (bestimmten) Steigung und/oder Verschiebung, welche die Ausgangsspannungs-Antwort aufweisen soll oder aufweist, entsprechen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die detaillierte Beschreibung wird mit Bezug zu den beigefügten Figuren vorgenommen. In den Figuren identifiziert die am weitesten links stehende Zahl eines Bezugszeichens die Figur, in welcher das Bezugszeichen zum ersten Mal auftritt. Die Verwendung derselben Bezugszeichen in verschiedenen Figuren bezeichnet ähnliche oder identische Elemente.
Für diese Diskussion sind die Vorrichtungen und Systeme, welche in den Figuren dargestellt werden, gezeigt, als hätten sie eine Vielzahl von Komponenten. Verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Systemen, wie sie hier beschrieben sind, können weniger Komponenten aufweisen und gehören zum Umfang der Offenbarung. Alternativ können andere Ausführungsformen von Vorrichtungen und/oder Systemen zusätzliche Komponenten oder verschiedene Kombinationen der beschriebenen Komponenten aufweisen und gehören zum Umfang der Offenbarung.
1 umfasst ein Paar schematischer Zeichnungen, welche zwei Beispiele einer Schaltung darstellen, um eine V_PTAT-Spannung zu erhalten.
2 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften PTAT-Generatorschaltung, wobei die Techniken und Vorrichtungen, welche hier offenbart sind, eingesetzt werden.
3 ist ein Blockdiagramm, welches einen beispielhaften verwendbaren Spannungsbereich für eine analoge Schaltung, welche einen PTAT-Generator einsetzt, darstellt.
4 ist eine grafische Darstellung, welche ein beispielhaftes Verschieben oder Versetzen eines Ausgangssignals bezüglich eines verwendbaren Spannungsbereichs darstellt.
5 ist eine schematische Darstellung einer Schaltung zur Konfiguration einer Steigung gemäß einer Ausführungsform.
6 stellt zwei schematische Darstellungen von beispielhaften PTAT-Generatorschaltungen gemäß einer Ausführungsform dar, wobei die Techniken und Vorrichtungen bzw. Bauelemente, welche hier offenbart sind, eingesetzt werden können.
7 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Schaltung einer Temperatursensor-Zelle mit konfigurierbarer Steigung gemäß einer Ausführungsform, welche eine konfigurierbare Ausgangssteigung aufweist.
8 ist eine schematische Darstellung einer anderen beispielhaften Schaltung einer Temperatursensor-Zelle mit konfigurierbarer Steigung gemäß einer anderen Ausführungsform, welche eine konfigurierbare Ausgangssteigung aufweist.
9 zeigt eine Reihe von Graphen, welche Konfigurationsergebnisse einer Steigung einer Temperatursensor-Schaltung abhängig von ausgewählten Komponentenwerten gemäß verschiedener Beispiele darstellt.
10 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Temperatursensor-Schaltung gemäß einer Ausführungsform, welche eine konfigurierbare Ausgangssteigung und ein Widerstandsteilernetzwerk aufweist.
11 ist eine schematische Darstellung einer anderen beispielhaften Temperatursensor-Schaltung gemäß einer Ausführungsform, welche eine konfigurierbare Ausgangssteigung und ein Widerstandsteilernetzwerk aufweist.
12 ist ein Flussplan, welcher ein beispielhaftes Verfahren zur Konfiguration einer Ausgangssteigung eines auf PTAT basierenden Temperatursensors gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Übersicht
Repräsentative Ausführungsformen von Vorrichtungen und Verfahren stellen eine konfigurierbare Ausgangsantwort für eine Temperatursensor-Schaltung bereit (was eine Temperatursensor-Schaltung abhängig von einem Bandabstand oder abhängig von Basis-Emitter, eine Übertemperatur-Schutzschaltung oder Ähnliches einschließt). In vielen Fällen kann zumindest ein Teil der Ausgangsspannungsantwort des Temperatursensors mittels einer Gleichung für eine Linie bzw. Gerade beschrieben werden, wobei die Linie eine Spannung gegenüber einer lokalen Temperatur repräsentiert. Ein Konfigurieren der Antwort des Ausgangssignals, was ein Konfigurieren von einem oder von mehreren Ausgangsspannungswerten bei einem oder bei mehreren Referenztemperaturen einschließt, ergibt eine Ausgangsantwort-Steigung, welche auf eine Anwendung zugeschnitten ist, und/oder eine Ausgangssignal-Steigung, welche bezüglich der Anwendung in dem verfügbaren Versorgungsspannungsbereich gehalten werden kann.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil der Ausgabeantwort des Temperatursensors als eine Funktion einer Ausgangspannung gegenüber einer Temperatur verschoben (z.B. eingestellt, versetzt oder in einer positiven oder negativen Richtung verschoben werden, während die Gesamtsteigung der Antwort beibehalten wird) und/oder gedreht/skaliert werden (z.B. um einen festgelegten Punkt gedreht werden, so das die Gesamtsteigung oder das Gesamtgefälle der Antwort eingestellt wird und/oder in einer oder in mehreren Richtungen gestreckt/komprimiert wird, um den Wert der Steigung zu verändern). Bei den Ausführungsformen wird die Antwort (oder ein Vorstufenstrom bezüglich der Antwort) in den aktuellen Bereich verschoben (z.B. versetzt), bevor die Antwort in ein Spannungssignal gewandelt wird.
Bei einer Ausführungsform wird ein Operationsverstärker angeordnet, um einen Referenzstrom zu gewinnen und die Antwort abhängig von dem Referenzstrom auszugeben. Der Referenzstrom kann zum Beispiel zumindest einen Teil eines PTAT-abhängigen Stroms von einem von einer Bandabstands- oder von einer Basis-Emitter-Spannung abhängigen Stromerzeuger (z.B. eines PTAT-Generators oder Ähnlichem) umfassen. Bei einer Ausführungsform ist der Referenzstrom das Ergebnis von einer Abstimmung von Strömen bei einem bezüglich Temperatur konstanten Knoten. Der Referenzstrom ist zum Beispiel das Ergebnis einer Subtraktion eines Verschiebungsstroms von einem PTAT-Strom, wodurch eine Steigung für die Spannungsantwort bestimmt wird.
Verschiedene Ausführungsformen und Techniken zum Konfigurieren und/oder Einstellen der Steigung der Ausgangsantwort eines Temperatursensors werden in dieser Offenbarung diskutiert. Die Techniken und Vorrichtungen bzw. Bauelemente werden mit Bezug auf beispielhafte Vorrichtungen, Schaltungen und Systeme, welche in den Figuren dargestellt sind und welche CMOS-Transistoren oder ähnliche Komponenten einsetzen, diskutiert. Dies soll jedoch nicht als Einschränkung angesehen werden und soll zur Vereinfachung der Diskussion und zum Nutzen der Darstellung dienen. Die dabei benutzten Begriffe „Transistor“ oder „bipolares Bauelement“ sollen auf alle verschiedenen bipolaren sperrschichtartigen Komponenten angewendet werden. Zum Beispiel können die diskutierten Techniken und Vorrichtungen bzw. Bauelemente für jedes von verschiedenen bipolaren Bauelementen (was bipolare Sperrschicht-Transistoren, Dioden, unterhalb des Schwellenwerts betreibbare MOSFET-Bauelemente (englisch Sub-Threshold-MOSFET-Bauelemente), usw. einschließt) wie auch für verschiedene Schaltungsentwürfe, Strukturen, Systeme und Ähnliches eingesetzt werden, während dies innerhalb des Umfangs der Offenbarung verbleibt.
Ausführungsformen werden im Folgenden anhand von mehreren Beispielen im Detail erläutert. Obwohl hier und im Folgenden verschiedene Ausführungsformen und Beispiele diskutiert werden, sind weitere Ausführungsformen und Beispiele möglich, indem die Merkmale und Elemente von bestimmten Ausführungsformen und Beispielen kombiniert werden.
Beispielhafte Umgebung
Bei verschiedenen Beispielen kann eine Temperatursensor-Schaltung ausgestaltet sein, welche eine preiswerte CMOS-, Bi-CMOS, Bipolar/CMOS/DMOS(BCD)-Technik oder Ähnliches einsetzt. Zum Beispiel kann die Silicium-Temperatur des Bauelements (und somit die lokale Temperatur des Schaltungsmaterials) abhängig von einem Spannungsabfall einer Diode in Durchlassrichtung oder von einer Basis-Emitter-Spannung eines Bipolar-Transistors (BJT) bei einer Vorspannung in einem ausgelegten Kollektor-Strombereich sein. Abhängig von diesen Bauelementen oder anderen ähnlichen Bauelementen ist der genaueste und preiswerteste zu erfassende Parameter, welcher proportional zur Temperatur des Silicium-Bauelements ist, die Differenz der Spannungsabfälle (was hier als die Spannung, welche proportional zu der absoluten Temperatur (PTAT („Proportional To Absolute Temperature“) ist oder als V_PTAT bezeichnet wird) von zwei Dioden oder zwei Basis-Emitter-Transistoren, welche durch zwei Ströme vorgespannt werden, die ein konstantes Verhältnis aufweisen.
1 stellt zwei solche beispielhafte Schaltungen 100 dar, um die V_PTAT-Spannung zu erhalten, im ersten Fall mit zwei Dioden (D1 und D2) und im zweiten Fall mit zwei Transistoren (T1 und T2). In jedem Fall ist die V_PTAT proportional zu der Temperatur des Siliciumbereichs, in welchem die Dioden (D1 und D2) oder die BJT-Transistoren (T1 und T2) angeordnet sind. Bei den beispielhaften Schaltungen 100 sind die Dioden oder die Transistoren dicht zusammen angeordnet, um eine gute thermische Kopplung sicherzustellen. Bei den beispielhaften Schaltungen 100, welche in 1 dargestellt sind, sind A1 und A2 die Anodenbereiche bzw. Anodenflächen für die Dioden (D1 und D2) oder die Emitter-Bereiche bzw. Flächen für die BJTs (T1 und T2). Darüber hinaus ist bei den Schaltungen 100 die Fläche A2 größer als die Fläche A1. Das Verhältnis der vorspannenden Ströme für die Dioden (D1 und D2) und die Transistoren T1 und T2) wird durch die Konstante „N“ repräsentiert. Bei den Beispielen ist der Wert von N größer als oder gleich 1.
Eine Temperatursensor-Schaltung, welche unter Verwendung eines PTAT-Spannungsgenerators konstruiert ist, wie eine der Schaltungen 100 oder Ähnliches, kann ausgestaltet sein, um ein Signal auszugeben, welches die lokale Temperatur des Schaltungsmaterials abhängig von der V_PTAT angibt, da die V_PTAT proportional zu der Silicium-Temperatur ist. Häufig ist das Ausgangssignal ein Spannungssignal V_{ptat_out} (welches sonst auch als V_TMON bezeichnet wird), wie es in 2 dargestellt ist. Bei verschiedenen Beispielen können die Bauelemente und Verfahren, welche hier offenbart werden, in gleicher Weise auf verschiedene Schaltungen angewendet werden, welche eine Referenzspannung, einen Referenzstrom, eine Referenztemperatur, einen Übertemperatur-Schutz oder Ähnliches bereitstellen.
Bei einer bestimmten Anwendung kann das Ausgangspannungssignal V_TMON zum Beispiel mit der folgenden Zielformel beschrieben werden: V_TMON = S·T_°C + V₀ (Gleichung 1) wobei T_°C die gemessene Temperatur in Grad Celsius (°C), V₀ die Ausgangspannung V_TMON bei einer Temperatur von T_0°C = 0 °C und S (Steigung) der Gradient der geraden Linie V_TMON ist, welche auch als der Temperaturkoeffizient (TC) bei dem analogen Ausgangssignal V_TMON bekannt ist. Bezieht man die Gleichung 1 auf die Formel für eine Linie bzw. Gerade, y = mx + b, ist V₀ der konstante Term (oder der y-Achsenabschnitt) „b“ und S ist die Steigung „m“ der Gerade, wobei y als eine Funktion von x beschrieben wird. Dies ist in dem Graph der 4 beschrieben, wobei die Ausgabe V_TMON eine Funktion der Temperatur T (°C) ist und eine Steigung S mit einem konstanten Term (z.B. dem Y-Achsenabschnitt) von V₀ aufweist.
Bei einem Beispiel kann die PTAT-Spannung V_PTAT in Termen der Temperatur-Diodenspannungs-Abhängigkeit beschrieben werden, wie es in der folgenden Gleichung dargestellt ist:
wobei q der Amplitude der Elektronenladung entspricht, k die Boltzmann-Konstante ist, T_K die absolute Temperatur in Kelvin und T_°C dieselbe Temperatur in Grad Celsius ist.
Wenn S als der Multiplikationsfaktor der absoluten Temperatur T_K eingestellt wird:
und die absolute Temperatur T_K in Termen der Temperatur in Grad Celsius T_°C definiert wird, kann der Ausdruck der PTAT-Spannung aus Gleichung 2 mit der folgenden Gleichung umgeschrieben werden: Vptat = S·T_°C + (273,15·S) (Gleichung 4)
Gleichung 4 realisiert teilweise das Ziel von Gleichung 1; jedoch ist in dieser Beziehung der y-Achsenabschnitt V₀ nicht unabhängig von der Steigung S. In dieser Form ist der y-Achsenabschnitt V₀ durch den konstanten Wert von 273,15 proportional zu S. Diese proportionale Abhängigkeit kann problematisch werden, wenn sie den verwendbaren Bereich der Versorgungsspannung beschränkt.
Zum Beispiel weisen die Basisschaltungen 100 der 1, welche eingesetzt werden, um das Spannungssignal V_PTAT zu erzeugen, eine eingeschränkte Eigenschaft zur Bestimmung eines Werts der Steigung S für eine bestimmte Anwendung auf. Zum Beispiel bei der Verwendung von Gleichung 3, wobei angenommen wird, dass der Term (k/q) gleich 86,2 µV/°C ist und dass der Faktor (N·A₂/A₁) in dem Bereich von 10–1000 liegt, sind die praktikablen Werte der Steigung S für die Basisschaltung 100 der 1 0,2–0,6 mV/°C. Dieser Bereich kann für einige Anwendungen des Temperatursensors zu einschränkend sein.
Aktuell gibt es verschiedene Schaltungen, welche eingesetzt werden können, um den Wert von S zu erhöhen, wie die Schaltung 200 der 2. Viele dieser Schaltungen basieren auf einem „Volt-Ampere“-Verfahren. Dieses „Volt-Ampere“-Verfahren besteht darin, einen PTAT-Generator 202 auszubilden, um die PTAT-Spannung V_PTAT, welche mit einer Basisschaltung 100 der 1 erzeugt wird (die zum Beispiel in den PTAT-Generator 202 aufgenommen ist) in einen elektrischen Strom I0 zu wandeln. Diese Stromwandlung kann durch einen Widerstand R0 über der Spannung V_PTAT realisiert werden. Bei solch einer Realisierung entspricht I0 V_ptat/R0. Durch zusätzliche Bauelemente kann der Strom I0 mehrfach verstärkt und dann zum Beispiel auf einen anderen Widerstand umgeleitet werden, um den verstärkten Strom in die Ausgangspannung V_{PTAT_OUT} zu wandeln.
Bei alternativen Ausführungen, wie sie im Folgenden weiter diskutiert werden, können andere mögliche Entwürfe der Schaltung 200 (z.B. PTAT-Zellen) zur Erzeugung eines PTAT-Stroms oder einer PTAT-Spannung eingesetzt werden, um das Signal V_{PTAT_OUT} auszugeben. In jedem Fall kann unter Verwendung einer Schaltung 200 die finale Ausgangspannung V_{PTAT_OUT} die Grenzen der Gleichung 4 umfassen. Der Grund dafür ist, dass die Multiplikationsoperationen, welche mit Bezug zu der Schaltung 200 diskutiert wurden, auch bezüglich der absoluten Temperatur T_K und nicht bezüglich der Celsius-Temperatur T_°C allein auftreten. Dies kann zu Problemen beim Schaltungsentwurf führen, wie es im Folgenden weiter diskutiert wird.
Wie in 2 dargestellt ist, wird der PTAT-Strom „I0“ im Allgemeinen eingesetzt, um die Bandabstands-Spannung V_BG in der PTAT-Zelle 200 zu erzeugen. Zum Beispiel kann die V_BG erzeugt werden, indem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (zum Beispiel R1/N) und einer Diode (oder BJT) (zum Beispiel MN1) in dem PTAT-Stromgenerator 202 bereitgestellt wird. 2 stellt ein Beispiel mit der Bandabstands-Spannung V_BG dar, welche innerhalb der Zelle 200 selbst erzeugt wird. Der PTAT-Spannungsabfall am Widerstand R1/N (oder R1 und R0 in dem linken Zweig) kann mit seinem Kompliment kompensiert werden, welches durch die Basis-Emitter- oder Anoden-Kathoden-Spannung erzeugt wird. Die Bandabstands-Spannung V_BG ist bezüglich der Temperatur konstant und kann eingesetzt werden, um eine Spannung V_SHIFT für eine lineare Operation der Zelle 200 zu erzeugen, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Bei verschiedenen analogen Bauelement-Anwendungen weist die Versorgungsspannung V_SUPPLY einen begrenzten Wert auf, welcher auf 3,3 V oder 5 V eingestellt ist. Die internen analogen Spannungssignale der Schaltung 200 liegen in einem wohl definierten Bereich von einem minimalen Wert von V_{HEADROOM_LOW}, welcher 0 V sein kann, bis zu einem maximalen Wert von V_{HEADROOM_HIGH}, welcher V_SUPPLY sein kann. Dies bedeutet, dass sich die internen Spannungssignale von V_{HEADROOM_LOW} bis V_{HEADROOM_HIGH} bewegen können. Im besten Fall entspricht der verfügbare Spannungsbereich für die internen Schaltungen der Versorgungsspannung.
3 beschreibt den verwendbaren Spannungsbereich für die analogen Schaltungen in den PTAT-Zellen einer Schaltung 200. Wie in 2 und 3 dargestellt ist, kann der begrenzte Wert der Versorgungsspannung die Wahl einer Steigung S begrenzen, was eine ineffiziente Verwendung des verwendbaren Spannungsbereichs für die Schaltungen bedeutet. Zum Beispiel kann eine Steigung des Ausgangssignals von 16mV/°C eine Schwankung der Signalspannung von nur 3 V aufweisen, aber aufgrund des Multiplikationsfaktors, welcher in Gleichung 4 dargestellt ist (z.B. V0 = 273,15·16mV/°C = 4,73 V), startet V_{PTAT_OUT} bei über 4 V, so dass eine Versorgungsspannung von über 7,2 V erforderlich ist, wodurch der Versorgungsspannungsbereich schlecht ausgenutzt wird.
Wenn zum Beispiel ein Thermometer ausgebildet wird, um die lokale Temperatur in dem Bereich zwischen –20° bis 180° Celsius zu überwachen, was mit einer Versorgungsspannung von V_SUPPLY = 3,3 V zusammenfällt, beträgt die maximal verfügbare Steigung S 3,3/200 = 16,5 mV/°C und der erforderliche y-Achsenabschnitt V0 beträgt –(16,5 mV/°C·(–20°C)) = 0,33 V. Bei diesem Beispiel liefern die PTAT-Zellen 200 eine PTAT-Spannung, welche der Gleichung 4 folgt, wobei der Y-Achsenabschnitt eingestellt ist bei (S·273,15) = 16,5 mV/°C·273,15 = 4,51 V. Dieser Wert ist zu hoch, um durch Schaltungen realisiert zu werden, welche mit 3,3 V versorgt werden.
Mit einer Versorgungsspannung von 3,3 V können analoge Schaltungen nur einen Fall mit S = 4mV/°C handhaben. Ein Fall mit S = 8 mV/°C kann mit einer Versorgungsspannung von 3,61 V gehandhabt werden. Und ein Fall von 16mV/°C erfordert zumindest eine Versorgungsspannung von 7,22 V (abhängig von den bestmöglichen vernachlässigbaren Headroom-Spannungen). Daher sind die vorab erwähnten Verfahren, um ein gradliniges Spannungssignal V_{PTAT_OUT} proportional zu der Celsius-Temperatur T_°C zu erzeugen, aufgrund der Steigung S nicht flexibel genug, um den Einsatz des Versorgungsspannungsbereichs der analogen Schaltungen, welche eingesetzt werden, um das Signal selbst zu erzeugen, zu optimieren.
Beispielhafte Lösungen für die Probleme bezüglich einer beschränkten Steigung S und eines beschränkten verwendbaren Spannungsbereichs können mit Bezug zu 4 diskutiert werden. Abhängig von dem verfügbaren Spannungsbereich für die analogen Schaltungen 200 muss das Signal V_{PTAT_OUT} (welches das endgültige Ausgangssignal V_TMON zur Überwachung der Temperatur aufweisen kann), welches eingesetzt wird, um die interne Temperatur zu überwachen, in solch einer Weise nach unten verschoben werden, dass die gerade Linie innerhalb des verwendbaren Spannungsbereichs gehalten wird. Mit anderen Worten existieren funktionale Grenzen nach unten V_{HEADROOM_LOW} und nach oben V_{HEADROOM_HIGH} (siehe 2 und 3). Dieses verfügbare Intervall wird als der „verwendbare Spannungsbereich“ bezeichnet und es ist für die verschobene gerade Linie des Signals V_{PTAT_OUT} erwünscht, innerhalb dieses verwendbaren Spannungsbereichs zu liegen.
Bei einigen beispielhaften Lösungen zum Verschieben des Signals V_{PTAT_OUT} innerhalb des verwendbaren Spannungsbereichs ist eine Schaltung ausgebildet, welche drei Schaltungsblöcke verwendet, und die Verschiebung des Signals V_{PTAT_OUT} wird in dem Spannungsbereich durchgeführt. Zwei der Blöcke umfassen zwei PTAT-Zellen, eine, um ein PTAT-Spannungssignal Vptat1 mit einem Zwischensteigungswert S1 bezüglich der verfügbaren Versorgungsspannung zu erzeugen, und eine zweite als ein Basisband-Generator, um das Spannungsverschiebungssignal zu erzeugen. Diese zwei Signale werden mit dem dritten Block, einem Differenzverstärker, linear zusammengeführt, um das endgültige Signal V_{PTAT_OUT} oder V_TMON zu erhalten. Diese drei Blöcke müssen jedoch die Signale Vptat1, welches die Ausgabe des ersten Blocks ist, V_BG, welches die Ausgabe des zweiten Blocks ist, und V_TMON, welches die Ausgabe des Differenzverstärkers ist, innerhalb ihrer verwendbaren Spannungsbereiche handhaben. Daher kann es notwendig sein, eine Zwischensteigung S1 auszuwählen, welche geringer als die erforderliche Steigung S für das Signal Vptat1 ist, um einen optimalen Betrieb der Schaltungen zu ermöglichen.
Dieser Ansatz leidet jedoch unter einer oder unter mehreren Beschränkungen. Zum Beispiel verwendet dieser Ansatz drei Schaltungsblöcke. In den PTAT-Zellen 200 ist der y-Achsenabschnitt der Ausgabe proportional zu der Steigung S mit dem signifikanten Faktor von 273,15 (Gleichung 4). Dieser Faktor erhöht den erforderlichen Headroom der Versorgungsspannung der Schaltung, wenn sich die Temperatursteigung S erhöht. Eine bestimmte Referenzspannung (V_BG) ist erforderlich, um eine Spannungsverschiebung durchzuführen so das eine zweite PTAT-Zelle eingesetzt wird, welche ähnlich wie ein Bandabstands-Generator ausgestaltet ist. Darüber hinaus wird eine andere Schaltung (der Differenzverstärker) eingesetzt, um die Verschiebung des y-Achsenabschnitts der Spannung auf den erforderlichen Wert V0 durchzuführen.
Darüber hinaus wird bei Verwendung des beschriebenen Ansatzes die Operation der linearen Verschiebung, welche in 4 dargestellt ist, im Spannungsbereich und außerhalb der PTAT- und Bandabstands-Zellen vorgenommen. Bei einem solchen Ansatz kann die Schiebeoperation nicht mit dem verwendbaren Spannungsbereich der Schaltungen (einem oder mehreren der drei Blöcke oder einer zusätzlichen Sensorschaltung), welche in die Operation einbezogen sind, zusammenpassen.
Darüber hinaus wird bei Verwendung der CMOS-Technik (wie in dem Beispiel der 2) der PTAT-Strom von der Masseleitung erzeugt, so dass die Erzeugung des ersten Terms von V_TMON(S·T_°C) einen MOS-Stromspiegel vom Typ P-Kanal erfordert, um diesen Strom von der Versorgungsspannung nach Masse umzulenken und ihn durch einen Widerstand (R3 in 2) in den Spannungsbereich zu wandeln. Diese Operation kann eine andere Fehlerquelle (wie zum Beispiel eine Fehlanpassung bei einem MOS-Bauelement) bei der endgültigen Genauigkeit bei dem Signal V_TMON einführen.
Beispielhafte Schaltung zur Konfiguration einer Steigung im Strombereich
Mit Bezug auf 5 kann bei einer Ausführungsform ein Beispiel einer Schaltung 500 zur Konfiguration einer Steigung ausgebildet werden, wobei ein PTAT-Generator 202 und/oder eine PTAT-Schaltung 200 (z.B. eine PTAT-Zelle) oder Ähnliches eingesetzt wird. Bei der Ausführungsform liefern die PTAT-Zellen 200 (zum Beispiel 2) bereits das interessierende Signal (den PTAT-Strom I0 der 2) im Bereich des elektrischen Stroms (in 5 als I_PTAT bezeichnet). Bei einer Ausführungsform bleibt der Strom I_PTAT im Bereich des elektrischen Stroms und die Verschiebungsoperation weist eine Subtraktion zwischen elektrischen Strömen auf, anstatt dass der PTAT-Strom I_PTAT in ein Spannungssignal gewandelt wird und dann eine Verschiebung in dem Spannungsbereich durchgeführt wird, wie es vorab beschrieben ist. Da I_PTAT und das Verschiebungssignal I_SHIFT elektrische Ströme sind, werden sie nicht durch eine Beschränkung des Versorgungsspannungshubs negativ beeinflusst.
Bei einer Ausführungsform werden, wie es in 5 dargestellt ist, die elektrischen Ströme (I_PTAT, I_SHIFT und I_AMPLY) bei einem strategischen Knoten (d.h. dem Knoten BG) abgestimmt, um für den Einsatz eines Widerstands (R_AMPLY) die Bereitstellung der Verstärkung zu ermöglichen, welche für die endgültige Steigung S des Ausgangssignals V_TMON erwünscht wird. Darüber hinaus stellt die Verwendung des Knotens BG einen Knoten mit einer bezüglich der Temperatur konstanten Spannung bereit, wodurch die Beschränkung der Versorgungsspannung zu dem Ausgangsknoten TMON verschoben wird, wo das endgültige Spannungssignal V_TMON erzeugt wird.
Bei verschiedenen Ausführungsformen werden die PTAT-Zellen 200, welche die Erzeugung der Bandabstands-Spannung V_BG intern ermöglichen, mit der Schaltung 500 eingesetzt, um eine Sensorzelle mit einer konfigurierbaren Steigung auszubilden, wie es im Folgenden beschrieben wird. Zwei Beispiele von solchen PTAT-Zellen 200 sind in 6 dargestellt. Bei alternativen Ausführungsformen können auch andere Anordnungen und Entwürfe von PTAT-Zellen 200 eingesetzt werden.
Wie in 5 dargestellt ist, verwendet die Schaltung 500 einen internen Operationsknoten OP, an welchem eine Hilfsspannung V_OP gezwungen wird, einen Wert aufzuweisen, welcher „m“-mal größer als die Bandabstands-Spannung V_BG ist. Bei den Ausführungsformen ist der Parameter „m“ größer als 1. Bei den Ausführungsformen ist der Strom I_PTAT, welcher durch die Zelle 200 erzeugt wird, durch die Konstruktion bei dem Knoten BG vorhanden. Um eine Strom-Subtraktion für die Verschiebungsoperation zu erzielen, wird ein Widerstand mit dem Wert R_SHIFT zwischen die Knoten OP und BG gekoppelt. Der sich ergebende Strom der Stromabstimmung bei Knoten BG kann als I_AMPLY bezeichnet werden, da er der Verstärkungsstrom ist, welcher eingesetzt wird, um den endgültigen Wert S der Steigung für V_TMON zu erzielen.
Die beschriebene Abstimmungsoperation bei Knoten BG kann auf die folgende Weise dargestellt werden: I_AMPLY = I_PTAT – I_SHIFT (Gleichung 5) I_PTAT = Vptat / R0 (Gleichung 6)
Vptat in Gleichung 8 kann durch Gleichung 2 für eine bestimmte Zelle 200, welche ausgewählt worden ist, bestimmt werden. Der zweite, konstante Term in Gleichung 8
kann eingesetzt werden, um den Term (273,15·S), welcher im mathematischen Ausdruck der Gleichung 4 für Vptat vorhanden ist, zu kompensieren.
Bei einer Ausführungsform bewerkstelligt die Stromsubtraktion (z.B. Stromabstimmung) des Knotens BG der Schaltung 500 zur Konfiguration der Steigung im Strombereich, welche in 5 dargestellt ist und was durch Gleichungen 5–8 beschrieben wird, die Verschiebung (z.B. Umsetzung) des Signals V_TMON (z.B. des Signals V_{PTAT_OUT}) in den verwendbaren Bereich der Spannungsversorgung (d.h. zwischen V_{HEADROOM_HIGH} und V_{HEADROOM_LOW}). Zum Beispiel umfasst das Verfahren die Verwendung der elektrischen Ströme (I0 und I1), welche bereits bei Knoten BG in den Zellen 200 vorhanden sind, im Zusammenhang mit einem Hilfsknoten OP, anstatt extern zu den Zellen 200 mit den Spannungssignalen zu arbeiten.
Wie durch die Gleichungen 5–8 gezeigt wird, basiert das sich ergebende Signal V_TMON auf dem Strom I_AMPLY (mittels des Widerstands R_AMPLY), welcher die Differenz zwischen dem Strom I_PTAT (I0 in 2) und dem Strom I_SHIFT (eine Ableitung von I1 der 2) ist. Der Strom I_AMPLY verändert aufgrund von Veränderungen bezüglich des Stroms I_SHIFT innerhalb der Zelle 200 seinen Wert. Dementsprechend verändert sich das Spannungssignal V_TMON proportional zu dem Strom I_SHIFT. Daher kann der Strom I_AMPLY als ein Referenzstrom bezeichnet werden, welcher vorhanden ist, um (über den Widerstand R_AMPLY) die Ausgangsantwort V_TMON zu bestimmen. Die Verschiebungsoperation wird auf dem rechten Teil der 5 dargestellt, wobei bei Ausführungsformen die interne Operation I_PTAT–I_SHIFT V_TMON in einem Umfang bewegt (verschiebt), welcher proportional zu I_SHIFT ist.
Beispielhafte Ausführungsformen
6 stellt zwei schematische Darstellungen (bei (A) und (B)) von beispielhaften PTAT-Zellen 200 dar, welche in der Zelle 200 die Spannung V_BG erzeugen. Die Zellen 200 der 6 können mit den Techniken und Schaltungen zum Verschieben von Strömen eingesetzt werden, welche vorab (mit Bezug auf 5) beschrieben werden, um zum Beispiel eine Temperatursensor-Schaltung auszubilden. Die Verwendung der Zellen 200 der 6 und der Schaltung zur Konfiguration einer Steigung der 5 kann abhängig von der Auswahl bestimmter Werte für die Widerstände, Verhältnisse und Flächen der Halbleiterkomponenten für die Sensorschaltung zu einer Ausgangssignalantwort V_TMON mit einer linearen Antwort führen, welche innerhalb des verwendbaren Spannungsbereichs der Schaltung liegt. Dies wird im Folgenden im Detail diskutiert.
Bei einer Ausführungsform ist die PTAT-Zelle 200, welche in 6(A) dargestellt ist, eine Ausführungsform der Zelle 200, welche in 2 dargestellt ist. Sie ist mit PMOS-Transistoren dargestellt und ausgeführt, welche Source-Bereiche bzw. Flächen mit einem Verhältnis von M:1 aufweisen, wobei M größer oder gleich 1 ist.
Bei einer anderen Ausführungsform ist die PTAT-Zelle 200, welche in 6(B) dargestellt ist, auch mit PMOS-Transistoren wie auch BJTs implementiert dargestellt und weist neue Entwurfseigenschaften auf. Zum Beispiel ist der Kollektor des Transistors T1 mit der Basis des Transistors T2 gekoppelt. Der Widerstand R0, welcher die PTAT-Spannung V_PTAT erzeugt, ist mit der Basis des Transistors T2 gekoppelt. Darüber hinaus sind die Emitter von T1 und T2 zusammengekoppelt. Bei alternativen Ausführungsformen kann eine Zelle 200 weitere oder alternative Entwurfseigenschaften aufweisen.
7 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Temperatursensor-Zelle („Sensorzelle“) 700 mit konfigurierbarer Steigung, welche gemäß einer Ausführungsform eine konfigurierbare Ausgangsantwort (z.B. Steigung und/oder Konstante) V_TMON aufweist. Bei einer Ausführungsform wird die PTAT-Zelle 200, welche in 6(A) dargestellt ist, mit den Techniken bzw. Verfahren und Schaltungen zum Verschieben eines Stroms, welche vorab (mit Bezug zu 5) beschrieben sind, eingesetzt, um die Sensorzelle 700 der 7 auszubilden. Mit anderen Worten wird die PTAT-Zelle 200 der 6(A) mit Techniken und Komponenten der Schaltung 500 zur Konfiguration einer Steigung modifiziert, um die beispielhafte Sensorzelle 700 auszubilden und um das erwünschte verschobene Ausgangssignal V_TMON zu erzeugen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Zelle 200, welche mit der Schaltung 700 eingesetzt wird, verschiedene andere Konfigurationen aufweisen. Bei einem Beispiel ist die Schaltung 700 mit einem CMOS-Prozess implementiert.
Bei einer Ausführungsform wird, wie es in 7 dargestellt ist, ein Operationsverstärker OP2 eingesetzt, um den verschobenen PTAT-Strom IR3 von dem Knoten BG zu gewinnen und ihn über einen Widerstand R3 zur Steigungsanpassung zu dem Ausgang V_TMON umzulenken. Bei der Ausführungsform weist der Widerstand R3 dieselbe Funktion wie der vorab diskutierte R_AMPLY auf.
Die zwei Widerstände R1A und R1B, der Widerstand R0 und die Dioden D1 und D2 werden auf vorgewählte Werte eingestellt, um bei dem Knoten BG eine bezüglich der Temperatur konstante Spannung (V_BG) zu erzeugen. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der Wert von R1A gleich dem Wert von R1B, was dazu führt, dass der Strom I_R1 durch jeden der zwei Widerstände fließt. Da V_BG bezüglich der Temperatur konstant ist (d.h. die Spannung an dem Knoten verändert sich nicht mit der Temperatur, sondern bleibt über einen großen Temperaturbereich, welcher zumindest den erwarteten Temperaturbereich der Temperatursensor-Schaltung 700 einschließt, konstant), wobei die Spannung über dem Widerstand R2 auch bezüglich der Temperatur konstant ist. Wie es vorab diskutiert wurde, erzwingt der Verstärker OP1, dass V_OP „m“-mal größer als die Spannung V_BG ist, so dass V_R2 = (m – 1)·V_BG gilt. Da darüber hinaus V_BG bezüglich der Temperatur konstant ist, ist V_R2 auch bezüglich der Temperatur konstant, so dass die Veränderung des PTAT-Stroms, welcher in die zwei Widerstände R1A und R1B fließt, gezwungen wird, sich zu dem Widerstand R3 zu verlagern, wodurch die erwünschte PTAT-Spannungsveränderung von V_TMON erzeugt wird. Dementsprechend ist V_TMON eine genaue Darstellung der lokalen Temperatur des Schaltungsmaterials bei dem PTAT-Generator und ist in einen erwünschten Spannungsbereich abhängig von der vorab beschriebenen Stromverschiebung verschoben worden.
8 stellt auch eine beispielhafte Temperatursensor-Zelle („Sensorzelle“) 700 mit einer konfigurierbaren Steigung dar, welche gemäß einer anderen Ausführungsform eine konfigurierbare Ausgangsantwort (z.B. Steigung und/oder Konstante) V_TMON aufweist. Bei der Ausführungsform wird die PTAT-Zelle 200, welche in 6(B) dargestellt ist, mit den Techniken bzw. Verfahren und Schaltungen zur Verschiebung eines Stroms, welche vorab (mit Bezug zu 5) beschrieben sind, eingesetzt, um die Sensorzelle 700 der 8 auszubilden. Mit anderen Worten wird die PTAT-Zelle 200 der 6(B) mit den Techniken und Komponenten der Schaltung 500 zur Konfiguration einer Steigung modifiziert, um die beispielhafte Sensorzelle 700 auszubilden und das erwünschte verschobene Ausgangssignal V_TMON zu erzeugen. Bei verschiedenen alternativen Ausführungsformen kann die Zelle 200, welche mit der Schaltung 700 eingesetzt wird, auch verschiedene andere Konfigurationen aufweisen. Bei einem Beispiel ist die Schaltung 700 mittels eines BCD-Prozesses implementiert worden. Die Schaltung 700 kann auch mittels eines Bi-CMOS-Prozesses implementiert sein.
Bei einer Ausführungsform wird, wie es in 8 dargestellt ist, ein Operationsverstärker OP eingesetzt, um den verschobenen PTAT-Strom IR3 von dem Knoten BG zu gewinnen und ihn durch einen Widerstand R3 zur Steigungsanpassung zu dem Ausgang V_TMON umzulenken. Bei der Ausführungsform weist der Widerstand R3 dieselbe Funktion wie R_AMPLY auf, wie es vorab diskutiert ist.
Die zwei Widerstände R1 und R2, der Widerstand R0 und die Transistoren T1 und T2 werden auf vorgewählte Werte eingestellt, um eine konstante Spannung (V_BG) bezüglich der Temperatur bei dem Knoten BG zu erzeugen. Da V_BG bezüglich der Temperatur konstant ist, sind die Spannungen über R2 auch bezüglich der Temperatur konstant, so dass Veränderungen des PTAT-Stroms gezwungen werden, sich zu dem Widerstand R3 zu verlagern, wobei die erwünschte Veränderung der PTAT-Spannung von V_TMON erzeugt wird. Dementsprechend ist V_TMON eine genaue Darstellung der lokalen Temperatur des Materials der Schaltung 700 bei dem PTAT-Generator und wird verschoben, um abhängig von der vorab beschriebenen Stromverschiebung in einem erwünschten Spannungsbereich zu liegen.
Zum Beispiel ist mit Bezug zu 7 und 8 der Strom IR3, welcher durch den Widerstand R3 fließt (um die Ausgabe V_TMON auszubilden) abhängig von dem temperaturkonstanten Strom, welcher durch R2 erzeugt wird. Bei der Ausführungsform weist der Widerstand R2 dieselbe Funktion wie R_SHIFT auf, welche vorab diskutiert wurde. Dies erzeugt eine in Abhängigkeit von der Temperatur konstante Spannungsabfallkomponente bei R3, welche ermöglicht, dass der konstante Term V₀ der Gleichung 1 unabhängig von der Steigung S bestimmt wird.
Eine analytische Schaltungsbeschreibung kann direkt von der Gleichung 8, zum Beispiel von 7, dargestellt werden, wobei berücksichtigt wird, dass R2 = R_SHIFT und R3 = R_AMPLY und R1A = R1B ist.
(Gleichung 9)
Gleichung 9 erfüllt das Ziel der Gleichung 1, wenn folgende Ersetzungen vorgenommen werden:
In diesen Beziehungen können die Parameter m, A₁, A₂, R0, R2 und R3 frei gewählt werden, um die erwünschten Werte für S und V₀ in Gleichung 1 zu erreichen. Mit anderen Worten kann eine erwünschte Steigung S und ein erwünschter y-Achsenabschnitt V₀ (zum Beispiel für eine bestimmte Anwendung eines Temperatursensors) für die Ausgangsantwort von V_TMON abhängig von der Wahl von einem oder von mehreren der Parameter m, A₁, A₂, R0, R1, R2 und R3 gewählt werden. Auf diese Weise kann abhängig von der bestimmten Anwendung eine Ausgangsantwort V_TMON der Sensorschaltungen 700 konfiguriert (für die Steigung S und den y-Achsenabschnitt V₀) werden.
Bei den Ausführungsformen, welche in 7 und 8 dargestellt sind, sind die Vergrößerung der Steigung (S) und die Spannungsverschiebung zu V₀ Operationen, welche in dem PTAT-Generator 200 eingebettet sind. Dies liegt an der Stromanpassung beim Knoten BG anstelle der Verwendung von Verfahren, welche eine externe Spannungssubtraktion mit Vptat und V_BG einsetzen. Zum Beispiel gelten, wie es in 7 (und in ähnlicher Weise für 8) dargestellt ist: I_R3 = 2·I_R1 – I_R2 = 2·Vptat/R0 – V_BG/R2; V_TMON = R3·I_R3 + V_BG, und V_TMON = 2· R3 / R0·Vptat + (1 – R3 / R2)·V_BG (Gleichung 12)
9 ist eine Serie von drei Graphen, welche Ergebnisse einer Konfiguration der Steigung einer Temperatursensor-Zelle 700 mit konfigurierbarer Steigung abhängig von ausgewählten Komponentenwerten (z.B. von einem oder von mehreren der Parameter m, A₁, A₂, R0, R1, R2 und R3) gemäß verschiedener Beispiele darstellen. Zum Beispiel wird die Steigung S in den Graphen für verschiedene Widerstandsverhältnisse, welche für R3/R0 und R3/R2 mit V0 bei –1 V, 0 V, +1 V gewählt sind, dargestellt. Zum Beispiel zeigen die Graphen der 9 die Antwort V_TMON einer Schaltung 700, welche die Parameter (A2/A1) = 12, m₀ = 2 und V₀ = 0 aufweist. Für jeden Graphen sind die Widerstandsverhältnisse (R3/R0) und (R3/R2) strategisch für eine bestimmte Wahl des Parameters S ausgewählt. Wie in den Graphen der 9 dargestellt ist, weist die Auswahl der Widerstandsverhältnisse den Effekt einer Ausgestaltung der Antwort V_TMON auf, so dass sie dichter an einem erwünschten Profil liegt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann, da der Term (2·k/q) den Wert 172,4 µV/°C und der Term [ln(A2/A1)] in dem Bereich von 2–3 gewählt werden kann, der Parameter S den Wert von 20 mV/°C oder höher erreichen.
Bei den Ausführungsformen kann der Parameter S durch die Verhältnisse (R3/R0) und (A2/A1) unabhängig von dem Wert V₀ eingestellt werden, da V₀ durch die Werte von (R3/R2) und (m) separat eingestellt werden kann. Die Steigung (d.h. der Temperaturkoeffizient) „S“, wie in Gleichung 10 dargestellt ist, steht nur in Beziehung zu der physikalischen Konstante (k/q) und den geometrischen Flächenverhältnissen (R3/R0), so dass sie unabhängig von Prozessveränderungen ist. Bei verschiedenen Beispielen wird die globale endgültige Eigenschaft von S durch die Qualität der Operationsverstärker OP1 und OP2 (zum Beispiel vom Offset und Verstärkung) und der Anpassung von Widerständen bestimmt. Auf der anderen Seite kann die Abweichung des konstanten Terms V₀, welcher die Bandabstandsspannung (V_BG) in seinem Ausdruck aufweist, (±5% über ±6σ) betragen und eine Anpassung von seinem Wert durch die Variation des Werts von „m“ kann erwünscht sein.
Zusätzliche Ausführungsformen
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Term der konstanten Spannung V₀, wie er in Gleichung 11 dargestellt und durch die Sensorzellen-Schaltungen 700 als Teil von V_TMON ausgegeben wird, auf den erwünschten Wert eingestellt werden, indem das Verhältnis „m“ des Widerstandsteilers (z.B. Widerstand (m – 1) und Widerstand 1), welcher zwischen dem Knoten OP und Masse verbunden ist, wie es in 7 dargestellt ist, verändert wird. Bei einer Ausführungsform kann das mit einem R-2R-Widerstandsteilernetzwerk realisiert werden, wie es in 10 dargestellt ist.
Bei einem Beispiel, wie es in 10 dargestellt ist, verwendet eine Schaltung 700 einen Widerstandsteiler 1002, um den vorausgewählten Initialisierungswert V₀ fein einzustellen. Bei dem Beispiel werden die Bits „bn-1“, welches das höchstwertigste Bit (MSB) ist, bis „b0“, welches das niedrigste Bit (LSB) ist, von digitalen Logikgattern oder einem anderen Typ einer Steuerung (z.B. über ein „digitales Wort“ oder Ähnliches) gesteuert, was idealerweise durch N Schalter repräsentiert ist. Bei dem Beispiel werden die Bits zwischen 0 V (logisch 0) und V_OP (logisch 1) geschaltet. Bei alternativen Ausführungsformen können andere Verfahren eingesetzt werden, um die logische Steuerung der Bits zu implementieren.
Unter Berücksichtigung des Beispiels, wobei der Wert VAL den digitalen Wert einer generischen Menge von „N“ Bits in Kombination darstellt, kann VAL wie folgt ausgedrückt werden: VAL = 2^N-1b_N-1 + 2^N-2b_N-2 + ... + 2⁰b₀, (Gleichung 13) wobei dann die Spannung V_DIV ausgedrückt wird durch:
so dass der Parameter „m“ gegeben wird durch:
Bei einer Ausführungsform kann der Parameter „m“ durch Anpassung auf ein minimales Intervall um den Wert m₀ verringert werden, um die Variationsstreuung von V_BG und den Offset der Operationsverstärker (OP1 und OP2) zu kompensieren. Es kann nachgewiesen werden, dass die Offsets der Operationsverstärker nur auf den zweiten Term von Gleichung 1 (wie er in dem Ausdruck der Gleichung 11 dargestellt ist) einwirken, so das, wenn die Offsets der Operationsverstärker (OP1, OP2) einigermaßen stabil bezüglich der Temperatur sind, die Operationsverstärker (OP1, OP2) den Temperaturkoeffizienten „S“ nicht beeinflussen (wie es in dem Ausdruck der Gleichung 10 gezeigt ist). Bezüglich ihrer Regelabweichung bzw. ihres Offsets kompensierte Operationsverstärker (OP1, OP2) können die Unabhängigkeit der Operationsverstärker (OP1, OP2) und des Temperaturkoeffizienten S verstärken.
Bei der Ausführungsform kann der Parameter „m“ angepasst werden, um seine Variation um seinen Standardwert „m₀“ zu kompensieren, indem der Wert VAL in Gleichung 13 in zwei Terme VAL₀ und ∆VAL geteilt wird, wobei VAL = VAL₀ + ∆VAL gilt. Dies wird als Ausführungsform mittels des R-2R-Widerstandteilers 1002 der 10 dargestellt. Zum Beispiel stellen die Bits b0, b2 und bN-2 variable Bits zur Anpassung dar (∆VAL). Die Bits b1 und bN-1 stellen feststehende Bits zur Bestimmung der Konstanten „m₀“ (VAL₀) dar. Bei einem Beispiel wird für eine natürliche Streuung des Bandabstands von ±5% (±6σ) eine geringfügige Anpassung des Parameters „m“ eingesetzt, was sein Verhalten nahezu linear in Abhängigkeit von „∆VAL“ macht. Die Schaltung 700 kann in ähnlicher Weise mit Sub-Threshold-MOS-Bauelementen implementiert werden, wobei zum Beispiel V_GS anstelle von V_BE und ∆V_GS anstelle von ∆V_BE eingesetzt werden.
Die Techniken bzw. Verfahren, Komponenten und Bauelemente, welche hier mit Bezug auf die beispielhafte Anordnung 500 und/oder die Schaltung 700 beschrieben werden, sind nicht auf die Darstellungen der 1–11 eingeschränkt, und andere Schaltungen, Strukturen, Bauelemente und Entwürfe können angewendet werden, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. In einigen Fällen können zusätzliche oder alternative Komponenten eingesetzt werden, um die hier beschriebenen Techniken auszuführen. Darüber hinaus können die Komponenten in verschiedenen Kombinationen angeordnet und/oder kombiniert werden, während sie innerhalb des Umfangs der Offenbarung verbleiben. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Schaltung 700 mit einer Anordnung 500 oder Ähnliches als ein unabhängiges Bauelement bzw. Vorrichtung oder als Teil eines anderen Systems (z.B. integriert mit anderen Komponenten, Systemen, usw.) ausgeführt sein kann.
11 ist eine schematische Darstellung einer anderen beispielhaften Temperatursensor-Schaltung 700 gemäß einer Ausführungsform, welche eine konfigurierbare Ausgangssteigung und ein Widerstandsteilernetzwerk aufweist. Zum Beispiel stellt die 11 die Schaltung der 10 realisiert in Silicium mit einem 0,4 µm HVCMOS-Prozess dar.
Bei einer Ausführungsform, wie sie in 11 dargestellt ist, ist ein Pufferblock an dem Ausgang der Schaltung 700 hinzugefügt worden, um andere Funktionen zu erzeugen, welche periphere Schaltungen oder Bauelemente einsetzen. Bei einem Beispiel ist der Verstärker OP1 ein dreistufiger Operationsverstärker mit geringem Spannungsabfall, welcher bezüglich seines Offsets nicht kompensiert ist. Bei einem anderen Beispiel sind OP2 und BUF zweistufige Operationsverstärker, welche bezüglich ihres Offsets nicht kompensiert sind.
Repräsentativer Prozess
12 ist ein Flussdiagramm, welches gemäß einer Ausführungsform einen beispielhaften Prozess bzw. Verfahren 1200 zum Konfigurieren einer Steigung eines Temperatursensors, welcher auf einer Bandabstands- oder Basis-Emitter-Spannung basiert, (wie zum Beispiel des Temperatursensors 700) darstellt. Der Prozess 1200 beschreibt ein Gewinnen eines Referenzstroms von einem Stromgenerator, wobei der Referenzstrom auf einem PTAT-Strom basiert, und ein Ausbilden einer Spannungsantwort, welche eine erwünschte Steigung und einen erwünschten Initialisierungspunkt aufweist. Bei einer Ausführungsform repräsentiert die Spannungsantwort die lokale Temperatur des Schaltungsmaterials (z.B. Silicium, usw.), wo der PTAT-Strom erzeugt wird, und wobei entweder die Steigung oder der Initialisierungspunkt oder beide abhängig von einer Stromverschiebung in dem Strombereich konfiguriert werden können. Der Prozess 1200 wird mit Bezug zu 1–11 beschrieben.
Die Reihenfolge, in welcher der Prozess bzw. das Verfahren beschrieben wird, soll nicht als Einschränkung angesehen werden, und jede Anzahl der beschriebenen Prozessblöcke kann in irgendeiner Reihenfolge kombiniert werden, um den Prozess oder alternative Prozesse zu implementieren. Darüber hinaus können individuelle Blöcke von dem Prozess entfernt werden, ohne von dem Geist und dem Umfang des hier beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Darüber hinaus kann der Prozess in irgendwelchen geeigneten Materialien oder Kombinationen davon implementiert werden, ohne von dem Umfang des hier beschriebenen Gegenstands abzuweichen.
Bei Block 1202 umfasst der Prozess ein Erzeugen einer zur absoluten Temperatur proportionalen (PTAT) Spannung durch einen PTAT-Spannungsgenerator. Bei Block 1204 umfasst der Block ein Erzeugen eines PTAT-Stroms abhängig von der PTAT-Spannung. Zum Beispiel umfasst der Prozess bei einer Ausführungsform ein Gewinnen eines Stroms proportional zur absoluten Temperatur (PTAT) von einem von einer Bandabstands-Spannung abhängigen PTAT-Stromgenerator.
Bei Block 1206 umfasst der Prozess ein Ausbilden eines Verschiebungsstroms über einem Verschiebungswiderstand, wobei der Verschiebungsstrom eine erwünschte Verschiebung der Spannungsantwort darstellt. Zum Beispiel umfasst der Prozess bei einer Ausführungsform ein Ausbilden des Verschiebungsstroms über einem Hilfsspannungsknoten, welcher eine Spannung aufweist, die größer als eine Bandabstandsspannung des PTAT-Generators ist. Bei der Ausführungsform ist der Verschiebungswiderstand zwischen einem strategischen Knoten und dem Hilfsspannungsknoten angeordnet. Bei einem Beispiel ist der strategische Knoten der Bandabstandsspannungs-Knoten. Bei einer weiteren Ausführungsform liegt der Bandabstandsspannungs-Knoten innerhalb des PTAT-Generators.
Bei Block 1208 umfasst der Prozess ein Subtrahieren des Verschiebungsstroms von dem PTAT-Strom bei dem strategischen Knoten, um einen Verstärkungsstrom auszubilden. Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Ausbilden des Verstärkungsstroms, indem der Verschiebungsstrom und der PTAT-Strom bei dem strategischen Knoten angepasst werden. Bei der Ausführungsform weist der strategische Knoten eine konstante Spannung bezüglich der Temperatur auf.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Gewinnen des Verstärkungsstroms von dem von der Bandabstands-Spannung oder der Basis-Ermitter-Spannung abhängigen PTAT-Stromgenerator mittels eines Operationsverstärkers.
Bei Block 1210 umfasst der Prozess ein Ausbilden der Spannungsantwort von dem Verstärkungsstrom, wobei die Spannungsantwort eine bestimmte Steigung und/oder eine bestimmte Verschiebung abhängig von dem Verstärkungsstrom aufweist. Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Bestimmen der Steigung und/oder der Verschiebung der Spannungsantwort in dem Strombereich vor oder gleichzeitig mit dem Ausbilden der Spannungsantwort.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Auswählen eines Werts für einen Verstärkungswiderstand und ein Ausbilden einer erwünschten Steigung der Spannungsantwort über den Verstärkungswiderstand. Zum Beispiel fließt der Verstärkungsstrom durch den Verstärkungswiderstand, um die Spannungsantwort auszubilden. Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein strategisches Auswählen von mindestens einem aus der Gruppe, welche umfasst: eine Menge von Widerstandsgrößen, ein oder mehrere Widerstandsverhältnisse, zwei oder mehr Emitterflächen von Bipolar-Bauelementen und ein oder mehr Emitterflächen-Verhältnisse von Bipolar-Bauelementen, und ein Bestimmen der Steigung und/oder der Verschiebung der Spannungsantwort abhängig von der Auswahl.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Konfigurieren oder Einstellen der Spannungsantwort in dem Strombereich, um innerhalb eines Spannungsprofils angepasst zu sein, ohne die Einstellung in dem Strombereich durch einen Versorgungsspannungsbereich zu beschränken. Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Prozess ein Konfigurieren oder Anpassen der Spannungsantwort, um innerhalb eines spezifizierten Versorgungsspannungsbereichs angepasst zu sein.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Prozess ein Ausgeben der Spannungsantwort mit der bestimmten Steigung und/oder der bestimmten Verschiebung. Bei der Ausführungsform stellt die Spannungsantwort eine lokale Temperatur eines Schaltungsmaterials dar, wo der PTAT-Generator angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform ist die Spannungsantwort ein Profil einer Spannung in Abhängigkeit von einer Temperatur, wobei zumindest ein Teil der Antwort im Wesentlichen linear ist.
Bei alternativen Ausführungsformen können andere Techniken bzw. Verfahren in den Prozess in verschiedenen Kombinationen aufgenommen werden und verbleiben im Umfang der Offenbarung.
Fazit
Obwohl die Ausführungsformen der Offenbarung in einer Sprache beschrieben worden sind, welche für strukturelle Merkmale und/oder methodische Vorgänge spezifisch sind, ist klar, dass die Ausführungsformen nicht notwendigerweise auf die speziellen Merkmale oder Vorgänge, welche beschrieben sind, beschränkt sind. Stattdessen sind die speziellen Merkmale und Vorgänge als repräsentative Formen von Ausführungsbeispielen der Vorrichtung bzw. Bauelementen und Verfahren offenbart worden.

Claims

Vorrichtung, umfassend: einen PTAT-Stromgenerator (200), welcher mit einem strategischen Knoten (BG) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen PTAT-Strom (I_PTAT; I_R1) proportional zur absoluten Temperatur zu erzeugen; einen Verschiebungswiderstand (R_SHIFT; R2), welcher mit dem strategischen Knoten (BG) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2) durchfließen zu lassen, wobei der Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2) einer erwünschten Verschiebung einer Spannungsantwort (V_TMON) entspricht; und einen Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3), welcher mit dem strategischen Knoten (BG) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) durchfließen zu lassen, welcher den Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2), der von dem PTAT-Strom (I_PTAT; I_R1) subtrahiert ist, umfasst, wobei der Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) die Spannungsantwort (V_TMON) mittels des Verstärkungsstroms (I_AMPLY; I_R3) ausbildet, wobei die Spannungsantwort (V_TMON) eine vorbestimmte Steigung (S) und/oder eine bestimmte Verschiebung (V₀) abhängig von dem Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, darüber hinaus einen Operationsverstärker (OP2) umfassend, welcher ausgestaltet ist, um den Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) zu gewinnen und die Spannungsantwort (V_TMON) auszugeben, wobei die Spannungsantwort (V_TMON) einer lokalen Temperatur eines Schaltungsmaterials entspricht, wo der PTAT-Stromgenerator (200) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, darüber hinaus einen anderen Operationsverstärker (OP1) oder eine Steuerschleife umfassend, welche ausgestaltet ist, um einen Hilfsknoten (OP) zu zwingen, eine Spannung (V_OP), welche größer als eine Bandabstandsspannung (V_BG) des PTAT-Stromgenerators (200) ist, aufrechtzuerhalten, wobei der Verschiebungswiderstand (R_SHIFT; R2) zwischen dem strategischen Knoten (BG) und dem Hilfsknoten (OP) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, darüber hinaus einen Hilfsknoten (OP) umfassend, welcher eine Hilfsspannung (V_OP) aufweist, welche bezüglich einer Temperatur konstant ist, wobei der Verschiebungswiderstand (R_SHIFT; R2) zwischen dem strategischen Knoten (BG) und dem Hilfsknoten (OP) angeordnet ist, wobei der Hilfsknoten (OP) gezwungen wird, einen Spannungswert (V_OP), welcher größer als ein Spannungswert (V_BG) bei dem strategischen Knoten (BG) ist, aufrechtzuerhalten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) zwischen dem strategischen Knoten (BG) und einem Ausgangsknoten (TMON) der Vorrichtung (500; 700) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der strategische Knoten einen Bandabstandsspannungs-Knoten (BG) umfasst, wobei der strategische Knoten eine konstante Spannung (V_BG) bezüglich einer Temperatur aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (500; 700) ausgestaltet ist, um die Steigung (S) und/oder die Verschiebung (V₀) der Spannungsantwort (V_TMON) abhängig von einer Stromsubtraktion in dem Strombereich zu bestimmen.
Elektrische Schaltung, umfassend: einen von einer Bandabstandsspannung abhängigen Schaltungsabschnitt, welcher ausgestaltet ist, um einen ersten Strom (I_PTAT; I_R1) abhängig von einer Basis-Emitter-Spannung von einem oder von mehreren bipolaren Bauelementen (T1, T2) bereitzustellen; und einen Steigungskonfigurations-Abschnitt, welcher ausgestaltet ist, um eine Steigung (S) und/oder eine Verschiebung (V₀) für eine Ausgangsspannungs-Antwort (V_TMON), welche einer lokalen Temperatur eines Materials der Schaltung (500; 700) entspricht, zu bestimmen, wobei der Steigungskonfigurations-Abschnitt aufweist: einen strategischen Knoten (BG), welcher mit dem von der Bandabstandsspannung abhängigen Schaltungsabschnitt gekoppelt ist und eine Spannung (V_BG) aufweist, welche bezüglich der Temperatur konstant ist; einen Verschiebungswiderstand (R_SHIFT; R2), welcher mit dem strategischen Knoten (BG) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2), welcher einer erwünschten Steigung (S) und/oder Verschiebung (V₀) der Spannungsantwort (V_TMON) entspricht, passieren zu lassen; und einen Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3), welcher mit dem strategischen Knoten (BG) gekoppelt ist und ausgestaltet ist, um einen Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3), welcher den Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2) subtrahiert von dem ersten Strom (I_PTAT; I_R1) umfasst, passieren zu lassen, wobei der Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) die Spannungsantwort (V_TMON) mittels des Verstärkungsstroms (I_AMPLY; I_R3) ausbildet, wobei die Spannungsantwort (V_TMON) die erwünschte Steigung (S) und/oder Verschiebung (V₀) abhängig von dem Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) aufweist.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 8, darüber hinaus ein Widerstandsteiler-Netzwerk (1002) umfassend, welches ausgestaltet ist, um die Spannungsantwort (V_TMON) bezüglich der erwünschten Steigung (S) und/oder Verschiebung (V₀) feinabzustimmen.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 9, wobei das Widerstandsteiler-Netzwerk (1002) eine Reihe von logischen Bits (b0 – bN-1) umfasst, welche schaltbar mit einer Spannungsquelle gekoppelt sind und ausgestaltet sind, um einen variablen Spannungswert, welcher einem digitalen Wort entspricht, auszugeben.
Elektrische Schaltung nach Anspruch 10, wobei eines oder mehrere der logischen Bits variablen Bits (b0, b2, bN-2) entsprechen und eines oder mehrere andere der logischen Bits feststehenden Bits (b1, bN-1) entsprechen, wobei die Kombination von variablen Bits und feststehenden Bits den variablen Spannungswert ausgeben.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 8–11, wobei der Steigungskonfigurations-Abschnitt ausgestaltet ist, um die Spannungsantwort (V_TMON) zu verschieben und/oder zu drehen/skalieren, um diese innerhalb eines spezifizierten Versorgungsspannungsbereichs mittels einer Stromsubtraktion im Strombereich einzustellen.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 8–12, wobei der Steigungskonfigurations-Abschnitt ausgestaltet ist, um die Steigung (S) und/oder die Verschiebung (V₀) der Ausgangsspannungs-Antwort (V_TMON) mittels einer Auswahl von einem oder von mehreren Widerstandsverhältnissen (R3/R2, R3/R0) und/oder von einem oder mehreren Flächenverhältnissen (A2/A1) von Bipolar-Bauelementen (D1, D2; T1, T2) einzustellen.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 8–13, wobei der von der Bandabstandsspannung (V_BG) abhängige Schaltungsabschnitt einen PTAT-Spannungsgenerator oder einen PTAT-Stromgenerator (200) umfasst.
Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 8–14, wobei der von der Bandabstandsspannung (V_BG) abhängige Schaltungsabschnitt ein Paar Transistoren (T1, T2) mit zusammengekoppelten Emittern umfasst, wobei ein Kollektor einer der Transistoren (T1) mit einer Basis des anderen Transistors (T2) gekoppelt ist, und wobei eine PTAT-Spannung (V_PTAT) abhängig von den Basis-Emitter-Spannungen des Paars von Transistoren (T1, T2) über einem Widerstand (R0) ausgebildet ist, welcher mit der Basis des anderen Transistors (T2) gekoppelt ist, und wobei der erste Strom (I_R1) von der PTAT-Spannung (V_PTAT) ausgebildet ist.
Verfahren zum Konfigurieren einer Spannungsantwort (V_TMON), umfassend: Erzeugen einer Spannung (V_PTAT) proportional zu der absoluten Temperatur mit einem PTAT-Spannungsgenerator; Erzeugen eines PTAT-Stroms (I_PTAT; I_R1) abhängig von der PTAT-Spannung (V_PTAT); Ausbilden eines Verschiebungsstroms (I_SHIFT; I_R2) mittels eines Verschiebungswiderstands (R_SHIFT; R2), wobei der Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2) einer erwünschten Verschiebung (V₀) der Spannungsantwort (V_TMON) entspricht; Subtrahieren des Verschiebungsstroms (I_SHIFT; I_R2) von dem PTAT-Strom (I_PTAT; I_R1) bei einem strategischen Knoten (BG), um einen Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) auszubilden; und Ausbilden der Spannungsantwort (V_TMON) von dem Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3), wobei die Spannungsantwort (V_TMON) eine bestimmte Steigung (S) und/oder eine bestimmte Verschiebung (V₀) abhängig von dem Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, darüber hinaus ein Ausbilden des Verstärkungsstroms (I_AMPLY; I_R3) umfassend, indem der Verschiebungsstrom (I_SHIFT; I_R2) und der PTAT-Strom (I_PTAT; I_R1) bei dem strategischen Knoten (BG) abgestimmt werden, wobei der strategische Knoten (BG) eine konstante Spannung (V_BG) bezüglich der Temperatur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, darüber hinaus vor oder gleichzeitig mit dem Ausbilden der Spannungsantwort (V_TMON) ein Bestimmen der Steigung (S) und/oder der Verschiebung (V₀) der Spannungsantwort (V_TMON) in dem Strombereich umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–18, darüber hinaus ein Auswählen eines Werts für einen Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) und ein Ausbilden einer erwünschten Steigung (S) der Spannungsantwort (V_TMON) mittels des Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) umfassend, wobei der Verstärkungsstrom (I_AMPLY; I_R3) durch den Verstärkungswiderstand (R_AMPLY; R3) fließt, um die Spannungsantwort (V_TMON) auszubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–19, darüber hinaus ein Ausbilden des Verstärkungsstroms (I_AMPLY; I_R3) mittels eines Hilfsspannungsknotens (OP), welcher eine Spannung (V_OP) aufweist, die größer als eine Bandabstandsspannung (V_BG) des PTAT-Spannungsgenerators ist, umfassend, wobei der Verschiebungswiderstand (R_SHIFT; R2) zwischen dem strategischen Knoten (BG) und dem Hilfsspannungsknoten (OP) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–20, darüber hinaus ein Gewinnen des Verstärkungsstroms (I_R3) von einem von einer Bandabstandsspannung (V_BG) abhängigen oder von einer Basis-Emitter-Spannung abhängigen PTAT-Stromgenerator mittels eines Operationsverstärkers (OP1).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–21, darüber hinaus umfassend ein Auswählen von mindestens einem aus der Gruppe umfassend: eine Menge von Widerstandswerten (R0, R1, R2, R3), ein oder mehrere Widerstandsverhältnisse (R3/R0, R3/R2), zwei oder mehr Emitterflächen (A1, A2) von Bipolar-Bauelementen (T1, T2) und ein oder mehrere Flächenverhältnisse (A2/A1) von Emittern von Bipolar-Bauelementen (T1, T2), und Bestimmen der Steigung (S) und/oder der Verschiebung (V0) der Spannungsantwort (V_TMON) abhängig von der Auswahl.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–22, darüber hinaus ein Konfigurieren oder Einstellen der Spannungsantwort (V_TMON) in dem Strombereich umfassend, um diese innerhalb eines Spannungsprofils einzustellen, ohne die Einstellung in dem Strombereich durch einen Versorgungsspannungsbereich einzuschränken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–23, darüber hinaus ein Ausgeben der Spannungsantwort (V_TMON) mit der bestimmten Steigung (S) und/oder der bestimmten Verschiebung (V₀) umfassend.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16–24, wobei die Spannungsantwort (V_TMON) einer lokalen Temperatur eines Schaltungsmaterials entspricht, wo der PTAT-Spannungsgenerator angeordnet ist.