[發明專利]一種CMOS集成溫度傳感器電路

無效

• 申請號: 201310636808.4
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103645770A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 孫泳
• 申請（專利權）人: 北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26;G01D5/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及CMOS集成傳感器領域，尤其涉及一種CMOS集成溫度傳感器電路。

背景技術

傳感器是物聯網發展中最基本、最底層的基礎設備，對物體、環境等進行感知識別、完成信息采集的關鍵作用。溫度傳感器是最為基本的傳感器類型之一，在工業生產、科研及生活領域中應用廣泛，尤其應用在各類智能卡及RFID(Radio?Frequency?Identification，射頻識別)標簽中，能夠精確感知所處環境溫度，是一項關鍵技術。目前主流的各類智能卡及RFID標簽均采用CMOS工藝實現，能夠與CMOS工藝完全兼容的溫度傳感器由于各類器件的失配，無法實現對溫度的精確檢測。

發明內容

為實現高精度的CMOS集成溫度傳感器，本發明提供一種CMOS集成溫度傳感器電路，能夠輸出一與絕對溫度成正比的數字信號，提供對溫度的高精度檢測。

本發明所述的一種CMOS集成溫度傳感器電路，包括正溫度系數電流產生電路、電流鏡、電流控制振蕩器電路和計數電路。

所述正溫度系數電流產生電路與外部電源連接，輸出與絕對溫度成正比的第一偏置電流和第二偏置電流；

所述電流鏡對所述第一偏置電流和第二偏置電流進行比例復制，得到所述多路同溫度系數控制電流；

所述多路同溫度系數控制電流輸入所述電流控制振蕩器，所述電流控制振蕩器輸出頻率與輸入控制電流成正比的周期性信號；

所述計數電路對所述電流控制振蕩器輸出的周期性信號進行計數。

本發明能夠輸出與絕對溫度成正比的計數值，經過換算即可得到精確的環境溫度信息。

附圖說明

圖1為本發明CMOS集成溫度傳感器的原理框圖

圖2為本發明CMOS集成溫度傳感器較優選實施例的電路原理圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

圖1是本發明一種CMOS集成溫度傳感器的結構圖。如圖1所示，本發明所述CMOS集成溫度傳感器由正溫度系數電流產生電路1、電流鏡電路2、電流控制振蕩器3和計數電路構成。其中正溫度系數電流產生電路1產生于絕對溫度成正比的偏置電流，該偏置電流經電流鏡電路2鏡像后，得到多路與絕對溫度成正比的同溫度系數控制電流。將電流鏡電路2產生的多路同溫度系數控制電流接入電流控制振蕩器電路3中，產生頻率一定的周期性信號，該周期性信號頻率與輸入控制電流成正比，進而與絕對溫度成正比。利用計數電路4對電流控制振蕩器電路3輸出的周期性信號進行計數，該計數值大小與絕對溫度成正比，通過對計數時長進行調節，可提高溫度檢測的精度。

圖2所示為本發明CMOS集成溫度傳感器較優選實施例的電路原理圖。如圖2所示，正溫度系數電流產生電路1包括PMOS管PM1、PM2，電阻R1，PNP三極管Q1、Q2以及運算放大器U1。PNP三極管Q1、Q2的發射極均與基極相連，接到地；PNP三極管Q1集電極與運算放大器U1一端相連，同時連接PMOS管PM1漏極；電阻R1連接在PMOS管PM2漏極與PNP三極管Q2集電極之間；運算放大器U1另一端連接在電阻R1與PMOS管PM2漏極之間；PMOS管PM1、PM2均與運算放大器U1輸出端相連；PMOS管PM1、PM2源極及襯底均與外部電源相連。PMOS管PM1漏極流出第一偏置電流(I1)，PMOS管PM2漏極流出第二偏置電流(I2)，所述第一偏置電流(I1)和第二偏置電流(I2)相等，并與絕對溫度成正比。

圖2中，電流鏡電路2由PMOS管PM3、PM4、PM5構成，PMOS管PM3、PM4、PM5的柵極均與正溫度系數電流產生電路1中運算放大器U1的輸出端相連，PM3、PM4、PM5源極及襯底均與外部電源相連，PM3漏端輸出第三偏置電流(I3)，PM4漏端輸出第四偏置電流(I4)，PM5漏端輸出第五偏置電流(I5)。

圖2中，電流控制振蕩器電路3由電流控制反相器U2、U3、U4，電容C1、C2、C3及反相器U5構成。其中電流控制反相器U2、U3、U4首尾相連，電容C1接在電流控制反相器U2輸出端與地之間，電容C2接在電流控制反相器U3輸出端與地之間，電容C3接在電流控制反相器U4輸出端與地之間，反相器U5輸入端與電流控制反相器U4輸出端相連。電流控制反相器U2、U3、U4與電容C1、C2、C3構成電流控制振蕩器電路，輸出周期性信號頻率與第三偏置電流I3，第四偏置電流I4和第五偏置電流I5成正比。反相器U5對上述周期性信號進行整形。