集成cmos溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種集成CMOS溫度傳感器的單點(diǎn)溫度校準(zhǔn)的裝置及方法。該裝置包括集成CMOS溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、斜率寄存器、截距寄存器、溫度值寄存器、解碼器以及電流調(diào)整寄存器。本發(fā)明不需要外加電壓源，只需要一個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)就可提高溫度校準(zhǔn)精度，校準(zhǔn)速度快，不增加外圍電路，因此大大降低了測(cè)試成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成CMOS溫度傳感器，更具體地，是一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，集成CMOS溫度傳感器利用CMOS工藝中的寄生PNP三極管Ql、Q2及Q3作為感溫元件產(chǎn)生Vbe3和AVbe(Vbe2-Vbei)兩個(gè)與溫度相關(guān)的電壓信號(hào)，其中用于產(chǎn)生Vbe3電壓的電流是可調(diào)電流ITKIM，Vbe3電壓隨溫度升高而減小,具有負(fù)溫度特性；AVbe電壓用兩個(gè)偏置電流為1:Ρ的PNP管產(chǎn)生，AVbe隨溫度升高而增大，具有正溫度系數(shù)。結(jié)合圖2，溫度的讀出值1tt可用一個(gè)與溫度線(xiàn)性相關(guān)的變量a AVbe (V ΡΤΑΤ)相對(duì)一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的常量Vbe3的線(xiàn)性關(guān)系α Δ VBE+VBE3 (Vkef)求得。
[0003]然而，由于工藝漂移和芯片封裝，會(huì)造成Vbe3隨溫度的變化率而產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致溫度讀出值隨溫度的變化斜率偏離理想值，從而影響溫度傳感器的溫度讀出值精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決CMOS溫度傳感器溫度讀出值隨溫度的變化斜率偏離理想值而導(dǎo)致精度降低的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種集成CMOS溫度傳感器的單點(diǎn)溫度校準(zhǔn)裝置及方法。
[0005]本發(fā)明的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置，包括集成CMOS溫度傳感器，該集成CMOS溫度傳感器包括:
[0006]第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量；
[0007]第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個(gè)溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系；
[0008]該溫度校準(zhǔn)裝置還包括:
[0009]斜率寄存器，用于寄存該線(xiàn)性關(guān)系中的斜率默認(rèn)值；
[0010]截距寄存器，用于寄存該線(xiàn)性關(guān)系中的截距默認(rèn)值；
[0011]數(shù)據(jù)處理單元，其與該集成CMOS溫度傳感器、該斜率寄存器和該截距寄存器相連接，用于根據(jù)該線(xiàn)性關(guān)系，確定所述溫度讀出值；
[0012]溫度值寄存器，其與該數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于寄存所述溫度讀出值；
[0013]電流調(diào)整寄存器，用于寄存電流調(diào)整參數(shù)；
[0014]解碼器，其與該電流調(diào)整寄存器和該CMOS溫度傳感器相連接，用于對(duì)該電流調(diào)整參數(shù)進(jìn)行解碼，并利用解碼后的電流調(diào)整參數(shù)對(duì)該第二輸入電流進(jìn)行調(diào)整。
[0015]本發(fā)明用于集成CMOS溫度傳感器的單點(diǎn)溫度校準(zhǔn)方法，包括如下步驟:
[0016]S100，確定該線(xiàn)性關(guān)系的斜率默認(rèn)值和截距默認(rèn)值，并確定一個(gè)電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值，該電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值經(jīng)過(guò)解碼后，用于控制所述第二輸入電流；[0017]S200，選取一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，根據(jù)該線(xiàn)性關(guān)系得到該測(cè)溫點(diǎn)下的該溫度讀出值；
[0018]S300，根據(jù)該測(cè)溫點(diǎn)和該溫度讀出值，對(duì)該電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值進(jìn)行調(diào)整，直至該測(cè)溫點(diǎn)和該溫度讀出值相等。
[0019]本發(fā)明不需要外加電壓源，只需要一個(gè)溫度測(cè)試點(diǎn)就可在_55°C~125°C溫度范圍內(nèi)將溫度傳感器校準(zhǔn)到±0.2°C的精度，校準(zhǔn)速度快，不增加外圍電路，因此大大降低了測(cè)試成本。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為感溫元件組成的CMOS溫度傳感器圖；
[0021 ] 圖2為Vbe1、Vbe2、Vbe3和Λ Vbe的溫度特性示意圖；
[0022]圖3為溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率的變化示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明用于集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置的組成示意圖；
[0024]圖5為利用溫度校準(zhǔn)裝置進(jìn)行溫度校準(zhǔn)的方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的用于CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置及方法的組成結(jié)構(gòu)或步驟以及工作原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]結(jié)合圖3，Vbe3的負(fù)溫度系數(shù)隨Itkim變化而變化。當(dāng)Itkim變大時(shí)電壓Vbe3隨溫度變化的斜率的絕對(duì)值變小，由于a AVbe直線(xiàn)斜率只與Ql和Q2的電流比值相關(guān)，當(dāng)電流比值
I=P不變的情況下α Δ Vbe直線(xiàn)斜率不變，因此Vkef = Vbe3+ α Δ Vbe隨溫度變化斜率為正值，由此得到的溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率小于I。當(dāng)Itkim變小時(shí)電壓Vbe3隨溫度變化的斜率的絕對(duì)值變大，由于a AVbe直線(xiàn)斜率只與Ql和Q2的電流比值相關(guān)，當(dāng)電流比值1:Ρ不變的情況下α Δ Vbe直線(xiàn)斜率不變，因此Vkef = Vbe3+ α Δ Vbe隨溫度變化斜率為負(fù)值，由此得到的溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率大于I。由上面分析可知，可以通過(guò)調(diào)整Itkim的大小校準(zhǔn)集成CMOS溫度傳感器。
[0027]進(jìn)一步地用比例值μ作為變量(溫度系數(shù))，其中，
【權(quán)利要求】
1.一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置，包括CMOS溫度傳感器，該CMOS溫度傳感器包括: 第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量； 第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個(gè)溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系； 其特征在于，該溫度校準(zhǔn)裝置還包括: 斜率寄存器，用于寄存該線(xiàn)性關(guān)系中的斜率默認(rèn)值； 截距寄存器，用于寄存該線(xiàn)性關(guān)系中的截距默認(rèn)值； 數(shù)據(jù)處理單元，其與該集成CMOS溫度傳感器、該斜率寄存器和該截距寄存器相連接，用于根據(jù)該線(xiàn)性關(guān)系，確定所述溫度讀出值； 溫度值寄存器，其與該數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于寄存所述溫度讀出值； 電流調(diào)整寄存器，用于寄存電流調(diào)整參數(shù)； 解碼器，其與該電流調(diào)整寄存器和該CMOS溫度傳感器相連接，用于對(duì)該電流調(diào)整參數(shù)進(jìn)行解碼，并利用解碼后的電流調(diào)整參數(shù)對(duì)該第二輸入電流進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元為微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成CMOS溫度傳感器，其特征在于， 所述第一溫度表征量輸出電路包括并聯(lián)的第一三極管和第二三極管，并且該第一三極管連接有第一鏡像電流源，該第二三極管連接有第二鏡像電流源； 所述第二溫度表征量輸出電路包括第三三極管，該第三三極管連接有第三鏡像電流源。
4.一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)方法，該集成CMOS溫度傳感器包括:第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量；第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個(gè)溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系；其特征在于，該方法包括以下步驟: S100，確定該線(xiàn)性關(guān)系的斜率默認(rèn)值和截距默認(rèn)值，并確定一個(gè)電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值，該電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值經(jīng)過(guò)解碼后，用于控制所述第二輸入電流； S200，選取一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，根據(jù)該線(xiàn)性關(guān)系得到該測(cè)溫點(diǎn)下的該溫度讀出值； S300，根據(jù)該測(cè)溫點(diǎn)和該溫度讀出值，對(duì)該電流調(diào)整參數(shù)默認(rèn)值進(jìn)行調(diào)整，直至該測(cè)溫點(diǎn)和該溫度讀出值相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準(zhǔn)方法，其特征在于， 所述第一溫度表征量輸出電路包括并聯(lián)的第一三極管和第二三極管，并且該第一三極管連接有第一鏡像電流源，該第二三極管連接有第二鏡像電流源； 所述第二溫度表征量輸出電路包括第三三極管，該第三三極管連接有第三鏡像電流源。
【文檔編號(hào)】G01K15/00GK103528714SQ201310454640
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李鵬, 丁學(xué)欣 申請(qǐng)人:上海貝嶺股份有限公司