[發(fā)明專利]一種用于遠(yuǎn)端CMOS溫度測(cè)量電路的電阻消除電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810356503.0
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108760060A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海申矽凌微電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01K1/00
• 分類號(hào): G01K1/00
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種用于遠(yuǎn)端CMOS溫度測(cè)量電路的電阻消除電路，包括：遠(yuǎn)端雙極型晶體管、可控電流源模塊以及ADC模塊，所述可控電流源模塊連接在所述遠(yuǎn)端雙極型晶體管與所述ADC模塊之間，所述ADC模塊集成有乘2電路；通過(guò)所述可控電流源模塊產(chǎn)生固定的電流源激勵(lì)，配合所述ADC模塊實(shí)現(xiàn)電阻消除。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)單，與CMOS測(cè)溫電路可高度復(fù)用，可自動(dòng)消除外部寄生電阻，無(wú)需額外校準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)高精度遠(yuǎn)端溫度測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于遠(yuǎn)端CMOS溫度測(cè)量電路的電阻消除電路。

背景技術(shù)

在許多應(yīng)用場(chǎng)景中，都需要測(cè)量遠(yuǎn)端的溫度值，感溫元件獨(dú)立于測(cè)溫芯片之外。例如通過(guò)測(cè)溫芯片監(jiān)控中央處理器(CPU)溫度，當(dāng)溫度超界時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)風(fēng)扇、降低工作頻率等手段，使溫度降低。由于CMOS集成電路的快速發(fā)展，CMOS溫度測(cè)量芯片擁有小尺寸、高精度及低成本等特點(diǎn)而被廣泛使用，通過(guò)利用不同的電流密度下V_BE電壓差，得到一個(gè)與絕對(duì)溫度正相關(guān)的電壓值，通過(guò)內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換，可以得到十進(jìn)制溫度值。理論分析表明，由于CMOS溫度測(cè)量芯片將工作在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，遠(yuǎn)端測(cè)量時(shí)，PCB走線、濾波電路等引入的電阻會(huì)極大影響溫度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

專利文獻(xiàn)CN105784157A公開(kāi)了一種低功耗、高線性度CMOS溫度傳感器，將與溫度相關(guān)的電流加在單個(gè)基極-集電極短接的PNP晶體管，得到與溫度相關(guān)的電壓輸出。只能用于本地溫度測(cè)量，且模擬輸出的方式不便于讀取溫度值。

專利文獻(xiàn)CN106482852A公開(kāi)了一種大量程低誤差CMOS溫度傳感器，將1：5的電流作用于內(nèi)部基極-集電極短接的PNP晶體管對(duì)，產(chǎn)生與溫度相關(guān)的V_BE值和ΔV_BE值，通過(guò)二階ΔΣADC得到十進(jìn)制溫度值，缺點(diǎn)是只能測(cè)量芯片本地溫度，無(wú)法適用于外接晶體管的應(yīng)用。

在大部分測(cè)溫應(yīng)用中，要求±3℃測(cè)量誤差。當(dāng)遠(yuǎn)端測(cè)溫CMOS芯片需要一個(gè)精確的溫度值時(shí)，需要在前端插入RC濾波電路，加上PCB走線的影響，根據(jù)測(cè)量芯片外圍電路不同，引入的寄生電阻在幾歐姆到幾千歐姆量級(jí)。由寄生電阻引入的溫度誤差約0.6℃/Ohm，若不消除該寄生電阻，測(cè)量電路將無(wú)法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于遠(yuǎn)端CMOS溫度測(cè)量電路的電阻消除電路。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種用于遠(yuǎn)端CMOS溫度測(cè)量電路的電阻消除電路，包括：遠(yuǎn)端雙極型晶體管、可控電流源模塊以及ADC模塊，所述可控電流源模塊連接在所述遠(yuǎn)端雙極型晶體管與所述ADC模塊之間，所述ADC模塊集成有乘2電路；

通過(guò)所述可控電流源模塊產(chǎn)生固定的電流源激勵(lì)，配合所述ADC模塊實(shí)現(xiàn)電阻消除。

較佳的，所述遠(yuǎn)端雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓V_BE與偏置電流存在對(duì)數(shù)關(guān)系，且與絕對(duì)溫度正相關(guān)，當(dāng)使用兩個(gè)不同電流值I₁、I₂激勵(lì)雙極型晶體管時(shí)，V_BE的差值存在以下公式：

式中k為波耳茲曼常數(shù)，值為1.38X10^-23，q為元電荷，值為1.6X10^-19，T為開(kāi)爾文溫度。

較佳的，所述可控電流源模塊包括多組電流源，每組電流源均為cascode結(jié)構(gòu)，分別通開(kāi)關(guān)管控制，使所述遠(yuǎn)端雙極型晶體管工作在不同的電流密度，以產(chǎn)生不同的基極-發(fā)射極電壓V_BE。

較佳的，所述ADC模塊為集成精確乘2電路的二階ΔΣADC模塊，采用開(kāi)關(guān)電容結(jié)構(gòu)。

較佳的，所述精確乘2電路集成在所述二階ΔΣADC模塊的第一級(jí)積分器。