一種溫度傳感器及溫度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及溫度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明提供一種溫度傳感器及溫度檢測方法，溫度傳感器包括振蕩器、計數(shù)器以及計算器；振蕩器用于向計數(shù)器輸出某一頻率的周期性信號；計數(shù)器用于對周期性信號進(jìn)行計數(shù)，并將信號的計數(shù)值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器；計算器用于根據(jù)信號的計數(shù)值和信號的總時間長度計算溫度值，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過簡單的計數(shù)器完成現(xiàn)有技術(shù)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化功能，由于計數(shù)器非常容易實現(xiàn)，因此，簡化了現(xiàn)有技術(shù)中對模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換這個環(huán)節(jié)的復(fù)雜性，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實施、占用芯片面積小以及功耗低的優(yōu)點。
【專利說明】一種溫度傳感器及溫度檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及溫度傳感器及溫度檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對芯片的要求也越來越高:芯片不僅需要支持更多的功能，還需要具有更高的性能，并且需要具有更低的成本。這些日益苛刻的要求，對芯片的設(shè)計提出了越來越多的挑戰(zhàn)，芯片中的每一個模塊都要做到精益求精?？上У氖?，隨著CMOS工藝特征尺寸越來越小，雖然芯片可以做到速度更快、面積更小，但是各種非理想因素，例如工藝偏差，溫度特性等對芯片的影響也越來越大。芯片中的關(guān)鍵模塊，必須要具有抵御這些非理想因素的能力，以維持其性能的穩(wěn)定。這就需要在芯片中增加許多傳感器，來檢測各種器件的工藝偏差，檢測芯片的溫度，并利用傳感器的輸出結(jié)果對芯片中的關(guān)鍵模塊進(jìn)行校準(zhǔn)或者補償。
[0003]作為諸多傳感器中的一種，溫度傳感器在芯片中具有尤為重要的地位，因為工藝偏差對芯片來說是固定不變的，但溫度的變化卻是時時存在的，因此溫度的檢測和補償必須時時進(jìn)行。
[0004]目前最好的溫度傳感器器件基于雙極型晶體管，其具有良好的穩(wěn)定性和線性度，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測量。CMOS工藝能夠提供襯底寄生縱向PNP管(VPNP)，被廣泛用于在CMOS工藝上設(shè)計溫度傳感器，同樣具有良好的特性。如圖1所示，是一個典型的CMOS溫度傳感器組成框圖，它包括模擬前端101，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 102以及數(shù)字接口 103。
[0005]如圖2所示，是圖1的一個具體實施例，也是現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛應(yīng)用的溫度傳感器架構(gòu)，通過2個PNP管的Vbe電壓之差實現(xiàn)溫度檢測目的。其中，PNP管Ql的面積為A，PNP管Q2的面積為m -A ;也就是說PNP管Q2面積是PNP管Ql面積的m倍。電流源201和202，通常采用PMOS管進(jìn)行設(shè)計，其中電流源201的電流為P *Ib，電流源202的電流為Ib ;也就是說電流源201的電流是電流源202電流的P倍，將Vtsp、Vtsn以差分的方式送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 203進(jìn)行量化。該差分電壓用數(shù)學(xué)公式表示為:

【權(quán)利要求】
1.一種溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括振蕩器、計數(shù)器以及計算器； 所述振蕩器用于向所述計數(shù)器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數(shù)器用于對所述周期性信號進(jìn)行計數(shù)，并將信號的計數(shù)值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述計算器用于根據(jù)所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器用于根據(jù)所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
其中，T0為額定溫度，R0為額定阻值，m為計數(shù)器位數(shù)，q為信號的計數(shù)值，F(xiàn)ref為計數(shù)器的參考頻率，α為電阻的溫度系數(shù)。
3.一種基于如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述溫度檢測方法包括以下步驟: 所述振蕩器向計數(shù)器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數(shù)器對所述周期性信號進(jìn)行計數(shù)，并將信號的計數(shù)值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述計算器根據(jù)所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據(jù)所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
其中，T0為額定溫度，R0為額定阻值，m為計數(shù)器位數(shù)，q為信號的計數(shù)值，F(xiàn)ref為計數(shù)器的參考頻率，α為電阻的溫度系數(shù)。
5.一種溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括振蕩器、存儲器、計數(shù)器以及計算器； 所述振蕩器用于向所述計數(shù)器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數(shù)器用于對所述周期性信號進(jìn)行計數(shù)，并將信號的計數(shù)值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述存儲器用于存儲芯片在出廠校準(zhǔn)時在額定溫度下輸入周期性信號后得到的初始計數(shù)值，并將所述初始計數(shù)值發(fā)送給所述計算器； 所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數(shù)，％為信號的初始計數(shù)值，q為信號的計數(shù)值。
7.如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數(shù)，Citl為信號的初始計數(shù)值，q為信號的計數(shù)值，Aq為計數(shù)差值，定義為Aq = q-q(l。
8.一種基于如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述溫度檢測方法還包括以下步驟: 所述振蕩器向所述計數(shù)器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數(shù)器對所述周期性信號進(jìn)行計數(shù)，并將信號的計數(shù)值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 存儲器存儲芯片在出廠校準(zhǔn)時在額定溫度下輸入周期性信號后得到的初始計數(shù)值，并將所述初始計數(shù)值發(fā)送給所述計算器； 所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
9.如權(quán)利要求8所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數(shù)，％為信號的初始計數(shù)值，q為信號的計數(shù)值。
10.如權(quán)利要求8所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據(jù)所述初始計數(shù)值、所述信號的計數(shù)值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據(jù)以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數(shù)，Citl為信號的初始計數(shù)值，q為信號的計數(shù)值，Aq為計數(shù)差值，定義為Aq = q-q(l。
【文檔編號】G01K7/00GK104132738SQ201410367630
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】許建超, 趙琮, 湯江遜, 歐陽振華, 許志玲 申請人:深圳市銳能微科技有限公司