[發明專利]數字溫度信號產生裝置及產生方法

有效

• 申請號: 201110306797.4
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102931990B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 許博欽;陳弘昌
• 申請（專利權）人: 盛群半導體股份有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 張龍哺,馮志云

技術領域

本發明涉及一種數字溫度信號產生裝置及產生方法，且特別涉及一種可增加數字溫度信號解析度的數字溫度信號產生裝置及產生方法。

背景技術

在某些場合中，我們必須監控溫度的變化。例如，在目前科技的發展趨勢中，中央處理器(Central?Processing?Unit，CPU)、圖形處理單元(Graphics?Processing?Unit，GPU)以及其周邊電路的操作頻率不斷的在提升，首當其沖的問題即是工作時所散發出來的熱量也就愈來愈多。為了確保上述的中央處理器、圖形處理單元以及其周邊的集成電路(Integrated?Circuit，IC)能夠正常工作而不至于因高溫而燒毀，因此溫度的監控已經變成一件非常重要的事。

一般電子式的溫度檢測器都會利用模擬數字轉換器來將所取得的模擬溫度信號轉變為數字信號，然后再將此數字信號轉換為數字式的測量結果值。符合奈奎斯特定理(Nyquist?Theorem)的模擬數字轉換器如果要增加一位元的解析度，勢必要直接增加模擬數字轉換器的解析度，或是利用數字信號處理演算法做后端處理以增加解析度，前者會使模擬數字轉換器面積與設計難度大幅提升，后者需要時間與增加功率消耗才得以使用演算法增加解析度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種數字溫度信號產生裝置，可提高數字溫度信號的解析度，同時避免增加電路面積。

本發明提出一種數字溫度信號產生裝置，包括一溫度電壓產生單元以及一模擬數字轉換單元。其中溫度電壓產生單元于一比較期間比較一溫度檢測電壓以及一基準電壓，以輸出一比較電壓，并于一轉換期間依據溫度檢測電壓而輸出一模擬溫度電壓，其中溫度檢測電壓關聯于待測環境的溫度，而基準電壓為溫度檢測電壓于一預設溫度時所對應的電壓值。模擬數字轉換單元的信號輸入端耦接該溫度電壓產生單元，轉換比較電壓與模擬溫度電壓為一數字溫度信號。

在本發明的一實施例中，上述的溫度電壓產生單元包括一第一運算放大器、一第一電容、一第二電容以及第一開關至第七開關。其中第一運算放大器的正輸入端接收基準電壓。第一電容的一端耦接第一運算放大器的負輸入端。第一開關的一端接收溫度檢測電壓，另一端耦接第一電容的另一端。第二開關耦接于第一電容與第一開關的共同接點與第一運算放大器的正輸入端之間。第三開關耦接于第一運算放大器的負輸入端與第一運算放大器的輸出端之間。第四開關的一端耦接第一運算放大器的輸出端。第二電容耦接于第四開關的另一端與第一運算放大器的負輸入端之間，其中第一電容的電容值大于第二電容的電容值。第五開關耦接于第二電容與第四開關的共同接點與模擬數字轉換單元的參考電壓輸入端之間，其中模擬數字轉換單元的參考電壓輸入端接收一參考電壓，參考電壓指示模擬數字轉換單元的信號輸入端所接收電壓的上限值。第六開關耦接于第二電容與第四開關的共同接點與一接地端之間。第七開關的一端接收溫度檢測電壓，另一端耦接第一運算放大器的負輸入端。其中于比較期間，第一開關至第六開關為斷開狀態，而第七開關為導通狀態，轉換期間包括一取樣期間與一輸出期間，于輸出期間，第二開關為導通狀態，第一開關、第三開關至第六開關為斷開狀態，當溫度檢測電壓大于基準電壓時，于取樣期間第一開關、第三開關以及第六開關為導通狀態，第二開關、第四開關以及第五開關為斷開狀態，當溫度檢測電壓小于基準電壓時，于取樣期間第一開關、第三開關以及第五開關為導通狀態，第二開關、第四開關以及第六開關為斷開狀態。

在本發明的一實施例中，上述的數字溫度信號產生裝置，還包括一基準電壓產生單元，其耦接第一運算放大器的正輸入端，用以產生基準電壓。

在本發明的一實施例中，上述的第七開關于一校正期間為導通狀態，基準電壓產生單元于校正期間將基準電壓校正至溫度檢測電壓于預設溫度時所對應的電壓值。

在本發明的一實施例中，上述的數字溫度信號產生裝置，還包括一放大器電路，其耦接模擬數字轉換單元的參考電壓輸入端，接收一能隙電壓，并放大能隙電壓而輸出參考電壓。

在本發明的一實施例中，上述的放大器電路包括一第二運算放大器、一第一電阻以及一第二電阻。其中第二運算放大器的正輸入端接收能隙電壓，第二運算放大器的輸出端耦接模擬數字轉換單元的參考電壓輸入端。第一電阻耦接于第二運算放大器的負輸入端與第二運算放大器的輸出端之間。第二電阻耦接于第二運算放大器的負輸入端與接地端之間。

在本發明的一實施例中，上述的數字溫度信號產生裝置，還包括能隙電壓產生單元，其耦接放大器電路，用以產生能隙電壓。