[發明專利]CMOS溫度傳感器及溫度檢測方法

有效

• 申請號: 201811082218.0
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109470376B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王粲;彭科
• 申請（專利權）人: 芯原微電子（上海）股份有限公司
• 主分類號: G01K7/01
• 分類號: G01K7/01
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種CMOS溫度傳感器，其特征在于，所述CMOS溫度傳感器至少包括信號采集模塊和模數轉換模塊：

所述信號采集模塊用于產生偏置電流、與溫度有關的第一電壓及與溫度有關的第二電壓；所述信號采集模塊包括第一三極管、第二三極管、電阻、第一PMOS管、第二PMOS管及第一放大器；

當所述第一三極管及所述第二三極管為PNP型三極管時，所述第一三極管的發射極連接所述第一PMOS管的漏極，集電極及基極連接參考地；所述第二三極管的發射極連接所述電阻的第一端，集電極及基極連接參考地；

所述電阻的第二端連接所述第二PMOS管的漏極；

所述第一PMOS管的源極與所述第二PMOS管的源極相連，所述第一PMOS管的柵極與所述第二PMOS管的柵極相連；

所述第一放大器的輸入端分別連接所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的漏極，輸出端連接所述第一PMOS管及所述第二PMOS管的柵極；

其中，所述第一PMOS管的漏端輸出所述與溫度有關的第一電壓，所述電阻的第一端輸出所述與溫度有關的第二電壓；

所述模數轉換模塊基于所述與溫度有關的第一電壓、所述與溫度有關的第二電壓和所述模數轉換模塊中采樣電容的容值建立溫度信息的補償分式，分母和分子均為ΔV_BE與V_BE的線性組合，利用分母的非線性補償分子的非線性，獲得溫度信息的數字信號；溫度信息的補償分式滿足如下關系：

其中，T為溫度；ΔV_BE為所述與溫度有關的第一電壓與所述與溫度有關的第二電壓的差值，V_BE為所述與溫度有關的第一電壓或所述與溫度有關的第二電壓；A、B為常數；C、D、E、F分別為基于采樣電容的容值設定一預設值，滿足如下關系：

C1:C2:C3:C4＝E:(E+F):(C+D):C；

其中，C1為所述與溫度有關的第一電壓的反相電壓的采樣電容；C2為所述與溫度有關的第二電壓的采樣電容；C3為所述與溫度有關的第一電壓的采樣電容；C4為所述與溫度有關的第二電壓的反相電壓的采樣電容。

2.根據權利要求1所述的CMOS溫度傳感器，其特征在于：所述CMOS溫度傳感器還包括設置于所述信號采集模塊及所述模數轉換模塊之間的電流鏡，用于為所述模數轉換模塊提供所述偏置電流。

3.根據權利要求1所述的CMOS溫度傳感器，其特征在于：當所述第一三極管及所述第二三極管為NPN型三極管時，所述第一三極管的發射極連接所述參考地，集電極及基極連接所述第一PMOS管的漏極；所述第二三極管的發射極連接所述參考地，集電極及基極連接所述電阻的第一端。

4.根據權利要求1所述的CMOS溫度傳感器，其特征在于：所述模數轉換模塊為sigma-delta結構。

5.根據權利要求4所述的CMOS溫度傳感器，其特征在于：所述模數轉換模塊包括采樣單元、第一積分單元、比較器及計數器；

所述采樣單元接于所述信號采集模塊的輸出端，分別對所述與溫度有關的第一電壓、所述與溫度有關的第二電壓、所述與溫度有關的第一電壓的反相電壓及所述與溫度有關的第二電壓的反相電壓進行設定比例的采樣；

所述第一積分單元連接于所述采樣單元的輸出端，對所述采樣單元的輸出信號進行比例積分；

所述比較器的輸入端分別連接所述第一積分單元的輸出端及所述第一積分單元的正相輸入端，并輸出比較結果；

所述計數器連接于所述比較器的輸出端，將所述比較器的輸出信號轉化為一組數字碼。