[發明專利]低電壓低功耗CMOS溫度傳感器

有效

• 申請號: 201110141653.8
• 申請日: 2011-05-27
• 公開（公告）號: CN102338669A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 羅文基;阿明·貝爾馬克;梁錦和
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張天舒

1.一種操作溫度傳感器的方法，該溫度傳感器包括一個由串聯連接的MOS晶體管組成的溫度傳感器核心電路，所述的串聯連接的MOS晶體管連接在用于接收供電電壓的輸入端與地線之間，該方法包括：

給串聯連接的MOS晶體管施加電壓，使得MOS晶體管中的每一個都工作在亞閾值區域；以及

當多個MOS晶體管工作在亞閾值區域時，從溫度傳感器核心電路產生至少一個與溫度相關的電壓信號。

2.根據權利要求1所述的方法，其中接收到的供電電壓約為0.5V或更小。

3.根據權利要求1所述的方法，產生兩個與溫度有關的電壓信號V_CTAT和V_PTAT，它們分別是正比于絕對溫度的延遲發生器電路和互補于絕對溫度的延遲發生器電路的輸入電壓。

4.根據權利要求1所述的方法，還包括：

將至少一個與溫度相關的電壓信號轉化成電壓脈沖，其中該電壓脈沖的寬度在時間域內與溫度相關。

5.根據權利要求3所述的方法，還包括：

將兩個與溫度有關的電壓信號V_CTAT和V_PTAT轉化成電壓脈沖，其中該電壓脈沖的寬度在時間域內與溫度相關，這通過將V_CTAT輸入到正比于絕對溫度的延遲發生器電路中和將V_PTAT輸入到互補于絕對溫度的延遲發生器電路中并且將兩個延遲發生器電路的輸出進行異或運算來得到。

6.根據權利要求5所述的方法，還包括：

根據在時域的電壓脈沖的寬度，將該電壓脈沖量化為溫度數值。

7.根據權利要求5所述的方法，還包括：

當一個電壓脈沖轉化結束后，通過反饋信號關斷正比于絕對溫度的延遲發生器電路和互補于絕對溫度的延遲發生器電路。

8.根據權利要求5所述的方法，在溫度測量過程中被溫度傳感器消耗的功率大約為119nW。

9.一種溫度傳感器電路，包括：

傳感器核心電路，用于輸出至少一個與溫度有關的電壓信號，該傳感器核心電路包括：

多個串聯連接的MOS晶體管，連接至一個用于接收供電電壓的輸入端，其中至少一個MOS晶體管的漏極連接到至少一個其它MOS晶體管的源極；以及

連接至至少一個MOS晶體管的源極的地線；

使得工作在亞閾值區域的多個串聯連接的MOS晶體管在一個MOS晶體管的漏極與另一個MOS晶體管的源極相連的節點上產生至少一個與溫度相關的電壓信號。

10.根據權利要求9所述的溫度傳感器電路，其中多個串聯連接的MOS晶體管是由多對MOS晶體管組成，其中，第一對MOS晶體管、第二對MOS晶體管、第三對MOS晶體管的第一個晶體管的漏極與接收供電電壓的輸入端連接；第一對MOS晶體管、第二對MOS晶體管、第三對MOS晶體管的第二個晶體管的源極與地線連接。

11.根據權利要求10所述的溫度傳感器電路，第一對MOS晶體管和第二對MOS晶體管中的第二個晶體管的寬長比大于第一個MOS晶體管的寬長比；以及其中第三對MOS晶體管的第一個晶體管的寬長比大于第二個晶體管的寬長比。

12.根據權利要求11所述的溫度傳感器電路，其中第二對MOS晶體管中的第一個晶體管的源極與第二個晶體管的漏極相連的節點的電壓是一個與溫度相關的電壓V_CTAT，該電壓V_CTAT對應于正比于絕對溫度的延遲發生器電路的輸入電壓；第三對MOS晶體管的第一個晶體管的源極與第二個晶體管的漏極相連的節點的電壓是一個與溫度相關的電壓V_PTAT，該電壓V_PTAT對應于互補于絕對溫度的延遲發生器電路的輸入電壓。

13.根據權利要求10所述的溫度傳感器電路，第一對MOS晶體管的第一個晶體管的源極與第二個晶體管的漏極之間的節點電壓為第二對MOS晶體管的第一個晶體管的柵極和第三對MOS晶體管的兩個晶體管的柵極提供電壓偏置。