[發明專利]溫度感測裝置

無效

• 申請號: 201110136256.1
• 申請日: 2011-05-18
• 公開（公告）號: CN102788647A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 鄭全福;張浩彰;鄭會怡
• 申請（專利權）人: 凌陽科技股份有限公司
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;胡冰

技術領域

本發明是有關于一種溫度感測裝置，且特別是有關于一種控制電流源的導通數量以產生溫度電壓的溫度感測裝置。

背景技術

溫度感測器是將溫度轉換為數字信息的一種電子裝置，現今的溫度感測器皆朝向提升其量測精準度以及縮小感測器體積的方向來發展，并且廣泛應用在各種電子設備中。

溫度感測器具有許多種類，其中一種半導體類型的溫度感測器便是利用正溫度系數(亦即，與絕對溫度成正比)的溫度電壓以及不隨溫度改變的參考電壓相互進行比較，藉以取得環境溫度。其中，具正溫度系數的電壓可通過與絕對溫度成比例的PTAT(proportional?to?absolute?temperature)電路來產生，而帶隙(bandgap)參考電路則可使輸出的參考電壓不隨溫度而改變。

因此，溫度感測器可通過PTAT電路產生具有正溫度系數的電流IPTAT，并將此電流IPTAT導入至串聯電阻中，并從串聯電阻的多個端點中獲得具正溫度系數的溫度電壓。接著，溫度感測器利用多工器及比較器來分別抓取對應的溫度電壓，并比較溫度電壓與參考電壓的電位大小，藉以偵測出環境溫度。

然而，若要想要準確地獲得電流IPTAT流經串聯電阻所產生的溫度電壓，這些串聯電阻必須占用較大的晶片面積才可具有較為精準的電阻值。在受到半導體制造方法的飄移影響時，這些串聯電阻受影響的程度也會隨之提高。并且，所使用的電阻越多，溫度感測器中由電阻導致的噪聲也將會隨之增加。在設計串聯電阻時，與接地電位電性相連的抬升電阻可能需要比其他串聯電阻更大的電阻值，方能大幅抬升溫度電壓的電位，溫度電壓與參考電壓才能因此進行比較，因而變相提高了溫度感測器的電路面積。

由此，在提高溫度量測精準度的同時，如何縮小溫度感測器的電路體積，便是目前研發半導體類型溫度感測器所面臨的課題。

發明內容

本發明提供一種溫度感測裝置，其可控制電流源的導通數量來產生溫度電壓，藉以避免采用串聯電阻，可降低溫度感測裝置的電路面積，并減少電阻噪聲的產生。

本發明提出一種溫度感測裝置，此溫度感測裝置包括有一帶隙電壓產生單元、N個鏡射電流源、一溫度電壓產生單元及一溫度運算單元，N為正整數。帶隙電壓產生單元中包括有一正溫度系數電流源，并且此帶隙電壓產生單元可提供與溫度無關的參考電壓。N個鏡射電流源的控制端與正溫度系數電流源的控制端相互耦接，可使上述正溫度系數電流源與這些鏡射電流源形成電流鏡，藉以依據正溫度系數電流源所產生的正溫度系數電流來鏡射出N個鏡射電流。

接續上述，溫度電壓產生單元耦接至鏡射電流源，其依據一控制信號來設定鏡射電流源的導通數量M，因而產生溫度電壓，M為非負整數且M≤N。因此，溫度電壓的電位將會根據這些鏡射電流源的導通數量M而確定。耦接至帶隙電壓產生單元及電流開關單元的溫度運算單元則會逐步計數上述的控制信號。并且，在每次計數之后，溫度運算單元將會比較參考電壓及溫度電壓的電位，藉以運算產生數字式的溫度信息。

在本發明的一實施例中，上述的溫度電壓產生單元包括有一第一電阻及一電流開關單元。第一電阻的第一端接收接地電壓，而第一電阻的第二端則稱為一溫度電壓輸出端。電流開關單元耦接至上述鏡射電流源及溫度電壓輸出端，并依據控制信號來分別選擇上述鏡射電流鏡是否導通至溫度電壓輸出端，藉以將M個鏡射電流導引至第一電阻來提供此溫度電壓。

在本發明的一實施例中，溫度感測裝置還包括有一抬升電流源，其輸出端耦接至第一電阻的第一端，并且抬升電流源的控制端耦接至正溫度系數電流源的控制端，以使正溫度系數電流源及抬升電流源亦成為一電流鏡。由此，抬升電流源便可依據正溫度系數電流來鏡射出一抬升電流。因此，此處的溫度電壓則由抬升電流、M個鏡射電流及第一電阻來決定。

基于上述，本發明實施例的溫度感測裝置可控制電流源的導通數量，使其流經電阻來產生一溫度電壓，并利用此溫度電壓與不隨溫度而改變的參考電壓進行比較，便可獲得數字式溫度信息。因此，本實施例的溫度感測電路避免采用串聯電阻來產生溫度電壓，可降低溫度感測裝置的電路面積，并減少電阻噪聲的產生，降低半導體制造方法飄移的影響。

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖作詳細說明如下。

附圖說明

圖1是一種溫度感測電路的電路圖；

圖2為溫度感測裝置的時序圖；

圖3是依照本發明第一實施例說明一種溫度感測裝置的方塊圖；

圖4為圖3的電流開關單元的電路圖；

圖5為另一實例的圖3的電流開關單元的電路圖；