[發(fā)明專利]低電壓低功耗CMOS溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110141653.8
• 申請(qǐng)日: 2011-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN102338669A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅文基;阿明·貝爾馬克;梁錦和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K7/01
• 分類號(hào): G01K7/01
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;張?zhí)焓?/td>

1.一種操作溫度傳感器的方法，該溫度傳感器包括一個(gè)由串聯(lián)連接的MOS晶體管組成的溫度傳感器核心電路，所述的串聯(lián)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(lián)連接的MOS晶體管施加電壓，使得MOS晶體管中的每一個(gè)都工作在亞閾值區(qū)域；以及

當(dāng)多個(gè)MOS晶體管工作在亞閾值區(qū)域時(shí)，從溫度傳感器核心電路產(chǎn)生至少一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1所述的方法，產(chǎn)生兩個(gè)與溫度有關(guān)的電壓信號(hào)V_CTAT和V_PTAT，它們分別是正比于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路和互補(bǔ)于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路的輸入電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

將至少一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成電壓脈沖，其中該電壓脈沖的寬度在時(shí)間域內(nèi)與溫度相關(guān)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括：

將兩個(gè)與溫度有關(guān)的電壓信號(hào)V_CTAT和V_PTAT轉(zhuǎn)化成電壓脈沖，其中該電壓脈沖的寬度在時(shí)間域內(nèi)與溫度相關(guān)，這通過將V_CTAT輸入到正比于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路中和將V_PTAT輸入到互補(bǔ)于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路中并且將兩個(gè)延遲發(fā)生器電路的輸出進(jìn)行異或運(yùn)算來得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括：

根據(jù)在時(shí)域的電壓脈沖的寬度，將該電壓脈沖量化為溫度數(shù)值。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括：

當(dāng)一個(gè)電壓脈沖轉(zhuǎn)化結(jié)束后，通過反饋信號(hào)關(guān)斷正比于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路和互補(bǔ)于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路。

8.根據(jù)權(quán)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(gè)與溫度有關(guān)的電壓信號(hào)，該傳感器核心電路包括：

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

連接至至少一個(gè)MOS晶體管的源極的地線；

使得工作在亞閾值區(qū)域的多個(gè)串聯(lián)連接的MOS晶體管在一個(gè)MOS晶體管的漏極與另一個(gè)MOS晶體管的源極相連的節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生至少一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓信號(hào)。

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

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

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的溫度傳感器電路，其中第二對(duì)MOS晶體管中的第一個(gè)晶體管的源極與第二個(gè)晶體管的漏極相連的節(jié)點(diǎn)的電壓是一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓V_CTAT，該電壓V_CTAT對(duì)應(yīng)于正比于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路的輸入電壓；第三對(duì)MOS晶體管的第一個(gè)晶體管的源極與第二個(gè)晶體管的漏極相連的節(jié)點(diǎn)的電壓是一個(gè)與溫度相關(guān)的電壓V_PTAT，該電壓V_PTAT對(duì)應(yīng)于互補(bǔ)于絕對(duì)溫度的延遲發(fā)生器電路的輸入電壓。

13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的溫度傳感器電路，第一對(duì)MOS晶體管的第一個(gè)晶體管的源極與第二個(gè)晶體管的漏極之間的節(jié)點(diǎn)電壓為第二對(duì)MOS晶體管的第一個(gè)晶體管的柵極和第三對(duì)MOS晶體管的兩個(gè)晶體管的柵極提供電壓偏置。