本發(fā)明屬于傳感器電路設(shè)計(jì)，涉及一種低功耗高精度溫度傳感器電路。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度測量在眾多領(lǐng)域中扮演著至關(guān)重要的角色。無論是工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)測、航空航天領(lǐng)域熱管理、醫(yī)療健康監(jiān)測還是物流中的物品溫度監(jiān)測等，都對(duì)溫度傳感器的測量精度和功耗有著嚴(yán)格的要求。在這一背景下，高精度溫度傳感器的研究與開發(fā)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的溫度傳感器通常采用電壓型sigma-delta?adc結(jié)構(gòu)，電壓型sigma-delta?adc需要非常精確的參考電壓產(chǎn)生電路來產(chǎn)生與溫度無關(guān)的參考電壓，參考電壓的溫度特性會(huì)直接影響整個(gè)傳感器的精度。而采用sar?adc（逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器）?結(jié)構(gòu)的溫度傳感器同樣也需要精確的參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生參考電壓參與轉(zhuǎn)換，此外還需要消耗更多的功耗和面積。因此，如何實(shí)現(xiàn)低功耗高精度溫度傳感器設(shè)計(jì)，以滿足低功耗高精度測溫的需求成為了當(dāng)前的有待解決的技術(shù)問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種低功耗高精度溫度傳感器電路，能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗高精度溫度傳感器設(shè)計(jì)，滿足低功耗高精度測溫的需求。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用以下技術(shù)方案：

3、提供一種低功耗高精度溫度傳感器電路，包括ivbe產(chǎn)生電路、idvbe產(chǎn)生電路、電流型sigma-delta?adc、數(shù)字抽取濾波器以及控制邏輯單元，電流型sigma-delta?adc分別連接ivbe產(chǎn)生電路、idvbe產(chǎn)生電路、數(shù)字抽取濾波器和控制邏輯單元，控制邏輯單元還連接數(shù)字抽取濾波器；

4、ivbe產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電流，idvbe產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，電流型sigma-delta?adc用于將負(fù)溫度系數(shù)電流和正溫度系數(shù)電流分別量化成數(shù)字碼流，數(shù)字抽取濾波器用于對(duì)數(shù)字碼流進(jìn)行濾波得到溫度數(shù)據(jù)并輸出，控制邏輯單元用于采用開關(guān)策略控制電流型sigma-delta?adc的工作狀態(tài)，使電流型sigma-delta?adc的輸出占空比隨溫度線性變化，并同步控制數(shù)字抽取濾波器對(duì)數(shù)字碼流進(jìn)行精確濾波輸出。

5、上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

6、上述低功耗高精度溫度傳感器電路，通過采用ivbe產(chǎn)生電路、idvbe產(chǎn)生電路、電流型sigma-delta?adc、數(shù)字抽取濾波器以及控制邏輯單元等電路模塊設(shè)計(jì)新的溫度傳感器電路，由ivbe產(chǎn)生電路產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電流，idvbe產(chǎn)生電路產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，電流型sigma-delta?adc將ivbe產(chǎn)生電路和idvbe產(chǎn)生電路產(chǎn)生的與溫度相關(guān)的電流量化成數(shù)字碼流，數(shù)字抽取濾波器對(duì)電流型sigma-delta?adc處理后的數(shù)字碼流進(jìn)行濾波得到溫度數(shù)據(jù)dout并輸出，該新的溫度傳感器電路為電流輸入型sigma-delta結(jié)構(gòu)，不需要高精度與溫度無關(guān)的參考電壓參與其中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，消除了基準(zhǔn)參考電壓精度的影響，實(shí)現(xiàn)了低功耗高精度溫度傳感器設(shè)計(jì)，基本滿足低功耗高精度測溫的需求。

技術(shù)特征：

1.一種低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，包括ivbe產(chǎn)生電路、idvbe產(chǎn)生電路、電流型sigma-delta?adc、數(shù)字抽取濾波器以及控制邏輯單元，所述電流型sigma-deltaadc分別連接所述ivbe產(chǎn)生電路、所述idvbe產(chǎn)生電路、所述數(shù)字抽取濾波器和所述控制邏輯單元，所述控制邏輯單元還連接所述數(shù)字抽取濾波器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，所述電流型sigma-delta?adc包括開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3、開關(guān)s4、開關(guān)s5、開關(guān)s6、開關(guān)s7、積分器、比較器、d觸發(fā)器、反相器inv1、第一電流源和nmos管nm1，所述第一電流源的輸入端用于連接供電源，所述第一電流源的輸出端連接所述nmos管nm1的漏極，所述nmos管nm1的源極接地，所述nmos管nm1的柵極分別連接所述開關(guān)s1和所述開關(guān)s5的輸入端；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，當(dāng)所述電流型sigma-delta?adc開始工作時(shí)，所述使能信號(hào)en會(huì)被拉高，所述開關(guān)策略包括轉(zhuǎn)換1階段、轉(zhuǎn)換2階段、轉(zhuǎn)換3階段和轉(zhuǎn)換4階段；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，所述控制邏輯單元包括反相器inv2、與門and1、與門and2、或門or1和或門or2，所述反相器inv2的輸入端用于接入所述時(shí)鐘信號(hào)，所述反相器inv2的輸出端分別連接所述與門and1的一個(gè)輸入端和所述與門and2的一個(gè)輸入端，所述與門and1的另一個(gè)輸入端連接所述反相器inv1的輸出端，所述與門and2的另一個(gè)輸入端連接所述d觸發(fā)器的q端；

5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任一項(xiàng)所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，所述idvbe產(chǎn)生電路包括電阻r2、電阻r3、電阻r4、電阻r5、三極管q1、三極管q2、斬波器cr1、nmos管mn1和兩個(gè)具有失調(diào)自動(dòng)調(diào)零的ping-pong運(yùn)放結(jié)構(gòu)；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，所述ping-pong運(yùn)放結(jié)構(gòu)包括nmos管mn2至nmos管mn15、pmos管mp1至pmos管mp6和兩個(gè)電容caz1；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低功耗高精度溫度傳感器電路，其特征在于，所述ivbe產(chǎn)生電路包括第二電流源、三極管q3、斬波器cr2、pmos管mp7至pmos管mp12、開關(guān)s8至開關(guān)s11、電容ch1、電容ch2、電阻r6以及兩個(gè)具有失調(diào)自動(dòng)調(diào)零的ping-pong運(yùn)放結(jié)構(gòu)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及低功耗高精度溫度傳感器電路，通過設(shè)計(jì)新的溫度傳感器電路，由IVBE產(chǎn)生電路產(chǎn)生負(fù)溫度系數(shù)電流，IDVBE產(chǎn)生電路產(chǎn)生正溫度系數(shù)電流，電流型Sigma?Delta?ADC將IVBE產(chǎn)生電路和IDVBE產(chǎn)生電路產(chǎn)生的與溫度相關(guān)的電流量化成數(shù)字碼流，數(shù)字抽取濾波器對(duì)數(shù)字碼流進(jìn)行濾波得到溫度數(shù)據(jù)DOUT并輸出，該新的溫度傳感器電路為電流輸入型Sigma?Delta結(jié)構(gòu)，不需要高精度與溫度無關(guān)的參考電壓參與其中進(jìn)行轉(zhuǎn)換，消除了基準(zhǔn)參考電壓精度的影響，實(shí)現(xiàn)了低功耗高精度溫度傳感器設(shè)計(jì)，基本滿足低功耗高精度測溫的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：肖裕,顏盾,王鋒,余小游,張昭翰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15