[發明專利]一種集成溫度傳感器

有效

• 申請號: 201610340822.3
• 申請日: 2016-05-19
• 公開（公告）號: CN105784156B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 徐振濤;郭睿;王俊杰;劉洋;寧寧;于奇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01K7/00
• 分類號: G01K7/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

1.一種集成溫度傳感器，包括溫度控制振蕩器TCO，片上參考時鐘電路以及頻率-數字信號轉換器FDC，其特征在于：所述溫度控制振蕩器TCO由溫度感應電路和模擬-頻率信號轉換器AFC組成；

溫度感應電路，用于感應待測對象溫度并將其轉換為電信號即電壓或電流信號進行輸出，輸出的兩種電信號，一種是不隨溫度變化的REF模擬信號，另一種隨溫度變化的模擬信號；不隨溫度變化的REF模擬信號作為片上參考時鐘電路的輸入；隨溫度變化的模擬信號是一個與絕對溫度成正相關PTAT或與絕對溫度成負相關CTAT的模擬信號，并輸出至模擬-頻率信號轉換器AFC中；

模擬-頻率信號轉換器AFC由一個片上振蕩器構成，其輸出頻率能夠通過偏置信號進行調整；振蕩器中控制振蕩頻率高低的偏置信號為溫度感應電路的輸出，即與絕對溫度成正相關PTAT或與絕對溫度成負相關CTAT的模擬信號；AFC將此偏置信號轉換為頻率信號且AFC輸出一個表征待測對象溫度的頻率信號至FDC的計數器；

所述片上參考時鐘電路由一個片上振蕩器構成，并與模擬-頻率信號轉換器AFC使用的片上振蕩器相同，但其控制振蕩頻率高低的偏置信號采用溫度感電路輸出的不隨溫度變化的REF模擬信號；片上參考時鐘電路的輸出信號作為頻率-數字信號轉換器FDC的計數器的輸入時鐘；

所述的頻率-數字信號轉換器FDC由計數器以及編碼器共同構成；

計數器將片上參考時鐘電路輸出作為計數器的時鐘，對模擬-頻率信號轉換器AFC輸出的表征待測對象溫度的頻率信號通過計數的方式進行量化，并將量化后的計數值輸出到編碼器中；

編碼器對計數器輸出的計數值進行編碼并輸出表征待測對象溫度的數字信號，即數字化的溫度信息；

所述片上振蕩器為全片上集成的振蕩器。

2.如權利要求1所述集成溫度傳感器，其特征在于：所述全片上集成的振蕩器為張弛振蕩器、環形振蕩器或LC振蕩器。

3.如權利要求1所述集成溫度傳感器，其特征在于：

其工作流程如下：

溫度控制振蕩器TCO感應被測對象的溫度并將其轉換為表征該溫度的頻率信號輸出至頻率-數字信號轉換器FDC；

溫度感應電路感知被測對象的溫度，將其轉換為包含該溫度信息的模擬信號；

將不隨溫度變化的REF模擬信號作為片上參考時鐘電路的偏置信號輸入至其中，片上參考時鐘電路輸出的頻率信號作為頻率-數字信號轉換器FDC的計數器的輸入時鐘，提供不隨溫度變化的基準頻率，使其能夠以該頻率作為參考來對溫度控制振蕩器TCO輸出的表征溫度信息的頻率信號進行量化；

將與絕對溫度成正相關PTAT或與絕對溫度成負相關CTAT的模擬信號作為模擬-頻率信號轉換器AFC的偏置信號輸入至模擬-頻率信號轉換器AFC中；隨后，模擬-頻率信號轉換器AFC將接收到的包含待測對象溫度信息的模擬信號，并將其轉換為頻率信號輸出至頻率-數字信號轉換器FDC的計數器中，然后通過計數的方式進行量化，并將量化后的計數值輸出到編碼器中；

編碼器對計數器輸出的計數值進行編碼，并最終輸出表征待測對象溫度的數字信號，即數字化的溫度信息。