專利名稱：溫度檢測設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度檢測設(shè)備，并且特別地涉及用于溫度檢測的電路和方法。
背景技術(shù)：
對于大功率電路，例如用于音頻揚聲器的電源放大器以及線性電源整流器，一種可能的故障條件是例如導(dǎo)致大的芯片上電流的外部短路。由這些電流導(dǎo)致的芯片上電源的損耗會導(dǎo)致過高的溫度，從而降低硅芯片上的電路的性能，并且在極端的情況下，甚至可能造成火災(zāi)的危險。由于這個原因，此電源電路通常提供一個熱關(guān)機功能，即使當(dāng)上述芯片的溫度超過一個預(yù)定的限制，例如是150℃時，電源輸出被禁止。要實現(xiàn)這樣的功能，需要在芯片上有一個電路來進行檢測，并且在超過了一個預(yù)定的溫度閾值時給出標(biāo)志。同樣在一些微處理器系統(tǒng)中也需要溫度檢測器，例如微處理器的時鐘速度很高的場合。在這樣的系統(tǒng)中，如果達(dá)到了溫度限制，上述時鐘可能被變慢以減小微處理器使用的電流，以及/或可能提供一個輸出信號以啟動一個風(fēng)扇。
以前一個齊納二極管電壓將會被通過電阻分壓并且應(yīng)用到共發(fā)射極雙極型晶體管。用于接通一個雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓(Vbe)以2mV/℃的速度減少，這樣隨著應(yīng)用一個恒定的電壓的溫度的升高(或者即使上述齊納有一個正的溫度系數(shù)或溫度相關(guān)系數(shù)(tempco))，將會達(dá)到一個溫度，在該溫度時上述雙極型晶體管被接通并且隨后將其集電極電流隨后用于輸出。
由于供電電壓的減小，此方法不能實際作為典型的齊納電壓，因為電壓太大很難得到可靠的低于5到7V的電壓。取而代之的是通常使用一個帶隙電壓來代替一個齊納電壓，例如在US 3,959,713，US4,692,688，US4,574,205以及US 5,099,381中的描述。例如US`381描述了一個電路，其中將一個Brokaw電池提供的帶隙電壓與一個Vbe放大器電壓進行比較。為了避免電和/或熱引起的上述閾值溫度的不穩(wěn)定性，可以采用一些局部正反饋以對上述切換點提供一些滯后。溫度檢測電路采用一個帶隙電壓源以及反饋用于提供在US 5,149,199中描述的滯后。溫度檢測領(lǐng)域中的一般背景現(xiàn)有技術(shù)可以在US 6,188,121，US 2002/0093325，US 6,188,270，US 6,366,071，US 5,327,028，US4,789,819以及US 5,095,227中找到。
固態(tài)電路的IEEE期刊，卷31，號7，1996年7月，933到937頁，“具有數(shù)字輸出的微電源CMOS溫度傳感器”，由Bakker以及J HHuijsing所寫，描述了一個CMOS溫度傳感器，其中將一個Vbe電壓成正比的電流與一個基本上不依從于溫度的參考電流進行比較，該溫度是通過在基極-發(fā)射極電壓參考電流上附加PTAT(與絕對溫度成正比)而形成的。上述兩個電流的和基本上是與溫度無關(guān)的，因為它們有相反的溫度的系數(shù)，對于上述PTAT電流是正的，對于上述Vbe電流是負(fù)的。然而，上述Bakker以及J H Huijsing的電路是相當(dāng)復(fù)雜的(見，例如，圖4)，并且其靈敏度是經(jīng)過改善的。
另一個溫度檢測電路描述于US 5,980,106中，它再次使用了帶隙參考。圖1A到1B是從US`106中摘取的內(nèi)容，其描述了此電路的原理。
廣義地說，各自具有正和負(fù)的溫度系數(shù)特性12、22的兩個電流源10、20被應(yīng)用到與輸出電路耦合的檢測節(jié)點A，如圖1A中的反相器30。
如圖1A和1B中能夠看到的，上述反相器的輸出在點A的電壓越過了上述反相器的上述切換閾值時將會切換，在圖1B中位于閾值溫度TD。US`106也講解了將反饋應(yīng)用于檢測節(jié)點A，如`106的圖3A中的例子所示。一個溫度檢測電路的細(xì)節(jié)(圖4)也被描述，其中將一個基于熱電壓(VT)-基極電流Ith與在節(jié)點A(通過在上述電路消除中的電阻而引入的負(fù)的溫度系數(shù))處的從一個帶隙參考Ibg導(dǎo)出的電流相組合(比較)。
再者，然而，該US`106的電路是相對復(fù)雜的并且包括浮動雙極型晶體管和MOSFET。
人們期望的是能夠提供一個更簡單的，更廉價并且更容易制造的溫度傳感器。一個帶隙電壓經(jīng)常存在于例如是電壓整流器的電路中，但是在例如是揚聲器放大器的應(yīng)用中是不必要的，于是一種不依靠明確的帶隙電壓發(fā)生器的配置將是優(yōu)選的。另外，人們已經(jīng)認(rèn)識到基本上應(yīng)該可以僅通過比較具有不同的溫度系數(shù)和可預(yù)測的絕對值的兩個數(shù)量，或者比較至少是具有其溫度系數(shù)可以參考的在一些參考溫度下的可預(yù)測的相對值的兩個數(shù)量，來建立一個溫度檢測器。另外，越來越多地，電路使用CMOS而不是雙極技術(shù)來制造，即使是在傳統(tǒng)的雙極領(lǐng)域例如擴音器電源放大器(見，例如，the Fairchild FAN 7021)。上述CMOS的使用避免了使用許多的先前技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，于是提供了一個溫度傳感器，包括具有一個輸入和至少兩個輸出的電流鏡；一個第一參考電流發(fā)生器，具有一個第一電流輸入以及一個第一電流輸出，并且被配置以在上述第一電流輸出處，產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的第一參考電流，以響應(yīng)上述第一電流輸入；一個第二參考電流發(fā)生器，具有一個第二電流輸入以及一個第二電流輸出并且被配置以在上述第二電流輸出處，產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的第二參考電流，以響應(yīng)上述第二電流輸入；并且其中上述第一和第二參考發(fā)生器的一個具有一個獨立地與上述電流鏡的上述輸入耦合的電流輸出；上述第一參考發(fā)生器的第一電流輸入以及上述第二參考發(fā)生器的第二電流輸入共用與上述電流鏡輸出的第一個相耦合的一個輸入節(jié)點；并且上述第一和第二參考發(fā)生器中的另一個具有一個獨立的電流輸出與上述電流鏡輸出的第二個相耦合，由此提供了一個電流檢測節(jié)點；并且其中上述第一參考電流發(fā)生器包括一個參考熱電壓的電流源，上述第二參考電流發(fā)生器包括一個參考依從溫度的半導(dǎo)體特性的電流源。
在本說明書中，術(shù)語電流源包括負(fù)的電流源，即電流流入該電流源中的電源(有時可以稱為“電流壑(sinks)”)，并且電流因而可以流入一個電流源輸出。廣義地說，提供兩個參考電流源，這兩者都與同一個電流鏡相互作用，上述電流源中的一個被參考或者基本上與一個雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓(負(fù)溫度系數(shù))成比例，上述電流源中的另一個被參考或者基本上與一個雙極型晶體管的熱電壓(在數(shù)學(xué)術(shù)語KT/q中的K是玻爾茲曼常數(shù)，T是以開爾文為單位的絕對溫度并且q是一個電子的電荷)成正比。這樣的一個參考熱電壓的電源有時被稱作為PTAT(與絕對溫度成比例)源，盡管實際上如果輸出被外推回到零時可能會有一個偏差。
此安排提供了一個特別簡單的并且精致的溫度傳感電路，其品質(zhì)參數(shù)可以相對地直接被確定并且能夠在實際中做成相對一致。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述參考熱電壓的電源包括一對雙極型晶體管，并且對這些晶體管中的一個提供了一個基極-發(fā)射極電壓，對其可以參考第二電流源，以提供進一步簡化并且將上述兩個電流源的鎖定的更加緊密。
上述溫度傳感電路適合于用MOS制成，特別是CMOS技術(shù)，并且在此情形下上述電路的結(jié)構(gòu)為上述電流源中使用的上述雙極型晶體管可以包含CMOS技術(shù)固有的寄生的(縱向的或者橫向的)的設(shè)備，典型的采用P-型襯底CMOS的縱向PNP晶體管以及典型的采用N-型襯底中的CMOS的縱向NPN晶體管。上述電路也可以以BiCMOS來制作。
在其他的實施方式中，上述第一(正溫度系數(shù))電源，可以采用MOS而不用雙極型晶體管，例如使用一個ΔVgs而不是ΔVbe類型的配置，并且上述第二(負(fù)溫度系數(shù))電源隨后可以包括一個參考MOSVT的或者參考低電流Vgs的電源。
在優(yōu)選的實施方式中，上述溫度傳感器包括一個正反饋，并且通過將電流注入到共用的輸入節(jié)點可以實現(xiàn)此有益的應(yīng)用。此正反饋將試圖在上述電流檢測節(jié)點輸出產(chǎn)生一個切換類型的行為，這樣當(dāng)上述輸出開始改變時，上述正反饋促進了此改變。上述正反饋也提供了關(guān)于閾值切換溫度的滯后。在一種實施方式中，可以通過一種形式的差動放大器或者差動的或者長尾對而提供該反饋，在該對晶體管中的一個具有來自上述電流檢測節(jié)點的一個輸入，并且另一個具有連接到一個適合的偏置電壓的一個輸入。優(yōu)選地，上述傳感器也包括一個輸出電路，以提供一個必要的二進制輸出，該輸出取決于上述電路的溫度(更具體的是上述雙極型晶體管)在上述閾值之上還是之下，同時要考慮滯后。
本發(fā)明的一個相關(guān)的方面提供了一種方法，該方法提供了一個依從溫度的信號，上述方法使用具有一個輸入和至少兩個輸出的電流鏡；一個第一參考電流發(fā)生器，具有一個第一電流輸入以及一個第一電流輸出；一個第二參考電流發(fā)生器，具有一個第二電流輸入以及一個第二電流輸出；并且其中上述第一和第二參考發(fā)生器中的一個具有一個單獨的電流輸出與上述電流鏡的上述輸入相耦合；上述第一參考發(fā)生器的第一電流輸入以及上述第二參考發(fā)生器的第二電流輸入共用與上述電流鏡輸出的第一個相耦合的一個輸入節(jié)點；并且上述第一和第二參考發(fā)生器中的另一個具有一個獨立的電流輸出與上述電流鏡輸出的第二個相耦合，由此提供了一個電流檢測節(jié)點；上述方法包括產(chǎn)生，使用上述第一電流發(fā)生器，一個參考晶體管熱電壓的第一電流，在上述第一電流輸出處具有正的溫度系數(shù)，以對從上述共用的輸入節(jié)點處的電流鏡來的信號作出響應(yīng)；使用上述第二電流發(fā)生器，產(chǎn)生一個參考晶體管熱電壓的第二電流，在上述第二電流輸出處具有負(fù)的溫度系數(shù)，以對從上述共用的輸入節(jié)點處的電流鏡來的信號作出響應(yīng)；并且在上述檢測節(jié)點處組合取決于上述第一和第二參考電流的信號，以提供上述依從溫度的信號。
值得一提的是，上述信號的組合可以包括或者是上述信號之間的比較，或者是上述信號互相之間的差值。上述依從溫度的輸出信號(在上述檢測節(jié)點處)可以包括一個電流或者一個電壓信號。
本發(fā)明的另一個方面提供了一個溫度檢測電路包括一個電流鏡，具有一個輸入以及第一和第二鏡像的電流輸出，上述輸入以及上述第一鏡像的電流輸出通過各自的第一和第二MOS晶體管溝道，耦合到各自的第一和第二晶體管，以在上述第一和第二晶體管的電流密度上設(shè)置一個比例，以從上述第二鏡像的電流輸出提供一個正溫度系數(shù)的電流；一個第三MOS晶體管，具有一個柵極接點，耦合到上述第一MOS晶體管的一個柵極接點，以及一對溝道接點，上述溝道接點中的一個通過一個電阻器耦合到上述第一和第二晶體管的共用接點，以在上述另一溝道接點處提供一個負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出，由此上述電流輸出被上述第一晶體管的依從溫度的電壓所參考，上述另一個溝道接點被耦合到上述第二鏡像的電流輸出，以提供一個依從溫度的輸出。
在一個相關(guān)的方面，本發(fā)明提供了一個溫度檢測電路，包括一個電流鏡，具有一個輸入以及第一和第二鏡像的電流輸出，上述第二和第一鏡像的電流輸出通過各自的第一和第二MOS晶體管通道，耦合到各自的第一和第二晶體管；一個第三MOS晶體管，具有一個柵極接點，耦合到上述第一MOS晶體管的一個柵極接點，以及一對溝道接點，上述溝道接點中的一個通過一個電阻器耦合到上述第一和第二晶體管的共用接點，以在上述另一溝道接點處提供一個負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出，由此上述電流輸出被上述第一晶體管的依從溫度的電壓所參考，上述另一個溝道接點被耦合到上述電流鏡輸入，以從上述第二鏡像的電流輸出提供負(fù)溫度系數(shù)的電流；并且其中上述第一和第二晶體管中的電流密度比，確定了一個正溫度系數(shù)的電流，其被與從上述第二鏡像的電流輸出組合，以提供一個依從溫度的輸出。
在一種實施方式中，上述正溫度系數(shù)電流是在上述第一MOS晶體管溝道中流動的電流。
在下面將要描述的具體的實施方式中，上述第一和第二晶體管都是雙極型晶體管，上述第一MOS晶體管的漏極和柵極是連接在一起的并且上述第二MOS晶體管具有一個連接在其源極以及上述第二雙極型晶體管之間的電阻器。每個雙極型晶體管，其可能是寄生在CMOS技術(shù)中，將其基極和集電極連接在一起。優(yōu)選地采用了一個反饋電路，以使依從溫度的輸出在一個閾值溫度的兩邊基本呈現(xiàn)雙穩(wěn)態(tài)品質(zhì)，并且具有一些滯后。也可以包括用于調(diào)節(jié)上述閾值溫度的裝置，例如通過有效的調(diào)節(jié)上述電阻器(用于將上述第一雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓轉(zhuǎn)換為電流)，和/或通過有效地向上述依從溫度的輸出注入電流或者從其吸收電流。
在本發(fā)明的另一方面也提供了一種方法，用于產(chǎn)生一個依從溫度的信號，上述方法包括使用一對工作在不同的電流密度的晶體管，產(chǎn)生一個參考熱電壓的正溫度系數(shù)的信號；使用上述晶體管對中的一個的晶體管電壓，產(chǎn)生一個參考熱電壓的負(fù)溫度系數(shù)的信號；以及從其他的上述信號中減去上述正的和負(fù)的溫度系數(shù)信號中的一個，以產(chǎn)生上述依從溫度的信號，這樣使上述依從溫度信號的依從溫度性比上述任一已被減的信號要大。
優(yōu)選地，上述晶體管都是雙極型晶體管，并且上述晶體管電壓是基極-發(fā)射極電壓。上述參考熱電壓以及參考基極-發(fā)射極電壓信號的使用，優(yōu)選的是電流信號而不是帶隙參考，使上述同一個晶體管可以用于Vbe和PTAT電流的產(chǎn)生。另外，通過彼此減去上述正的和負(fù)的溫度系數(shù)信號，上述有效的溫度系數(shù)增加并且因此提高了上述依從溫度的信號的溫度依從性。優(yōu)選地，上述減運算包括將上述正的和負(fù)的溫度系數(shù)信號應(yīng)用到一個檢測節(jié)點。優(yōu)選地也可以將一個正反饋應(yīng)用到上述共用的雙極型晶體管，也就是用于產(chǎn)生上述正和負(fù)的溫度系數(shù)信號的上述晶體管。
本發(fā)明的一個相關(guān)方面也提供了一個電路，用于產(chǎn)生依從溫度的信號，上述電路包括使用一對工作在不同的電流密度的晶體管，從而產(chǎn)生一個參考熱電壓的正溫度系數(shù)的信號的裝置；使用上述晶體管對中的一個的晶體管電壓，從而產(chǎn)生一個參考熱電壓的負(fù)溫度系數(shù)的信號的裝置；以及從其他的上述信號中減去上述正的和負(fù)的溫度系數(shù)信號中的一個，以產(chǎn)生上述依從溫度的信號，使上述依從溫度信號的溫度依從性大于上述已被減的信號。


本發(fā)明的這些和其他方面將參考附圖并結(jié)合例子被進一步的描述。
圖1A和1B所示分別為基于電流源的溫度檢測電路，以及圖1A的上述電路中的電流源的熱特性；圖2A到2C所示分別為自偏參考電流源，一個Vbe參考的電流源，以及一個參考熱電壓的電流源；圖3A到3D所示分別為根據(jù)本發(fā)明的沒有滯后的溫度檢測器電路的第一和第二實施方式，以及根據(jù)本發(fā)明的有滯后的溫度檢測器電路的第一和第二實施方式；圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測器電路的第三實施方式；以及圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測器電路的第四實施方式。
具體實施例方式
參見圖2A，其示出一個所謂的自偏基準(zhǔn)電路(reference)200，包括一個電流鏡202以及一個電流源204。上述電流鏡的一個輸入206設(shè)置了上述電流鏡的輸出208處的一個電流，并且上述電流源204提供了依從于電流輸入212的在輸出210處的一個輸出電流。上述輸出210可以為源發(fā)出或者吸收(sink)電流，并且在圖示的例子中是吸收電流。通常上述電流源的輸出在一個輸入電流的范圍內(nèi)將是基本恒定的，但是在小輸入電流的情況下將會減小。
上述基準(zhǔn)源200采用了所謂的自舉偏置技術(shù)，其中上述電流源輸出被連接到上述電流鏡輸入，并且反之亦然。上述電路有一個穩(wěn)定的工作點，其中(對于1∶1的電流鏡)Iout＝Iin，也就是說輸入到上述電流源的輸入電流等于上述電流源的輸出電流。這樣就減小了供電電壓(Vsupply)對上述輸出電流的相關(guān)性。
圖2B和2C示出了圖2A的基本技術(shù)的應(yīng)用。圖2B示出了一個參考雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓的電流源，其使用CMOS技術(shù)，描述于如，“Analysis and Design of Analogue Integrated Circuits”，P R Gray，PJ Hurst，S H Lewis and R G Meyer，John Wylie，4/E 2001，Chapter 4，section 4.4.2。
圖2B的對上述基極-發(fā)射極參考電流源220提供了正的電源Vdd以及地線222，224。晶體管226和228包括了與圖2A的電流鏡202等效的電流鏡，晶體管228提供了上述輸入并且晶體管226提供了上述輸出。晶體管232，234，以及236以及電阻器238包括了與電流源204等效的一個電流源，電阻器232和234被配置將電阻器236的基極-發(fā)射極電壓(實際上是一個二極管結(jié)電壓)應(yīng)用到電阻器238，使Iout＝Vbe/R238(因為電阻器232以及234承載同樣的電流，如果匹配，則具有同樣的柵源電壓)。
晶體管230只從上述電流鏡提供了一個附加的輸出，以在線路231上提供一個與Iout等效的電流輸出。
圖2C示出了參考熱電壓(VT)的電流源240。圖2C的電路與圖2B類似，并且類似的元件使用類似的參考數(shù)字來指示。特別的是包含晶體管226，228和230的電流鏡又被提供了，但采用了一個不同的，參考熱電壓的電流源。此電流源包括晶體管242，244，246，248以及電阻器R250。雙極型晶體管246，248以不同的電流密度工作，例如通過給它們提供不同的發(fā)射極區(qū)域，但是它們承載相等的電流，于是(由Ebers-Moll方程)它們的Vbe的上述差值等于(KT/q)ln(J1/J2)＝VTln(J1/J2)，其中VT＝KT/q即所謂的熱電壓(K，T和q的定義如上)，ln表示以e為底的log，而J1和J2分別是晶體管QP1和QP2的(發(fā)射極)電流密度。在室溫(27℃)，VT≌25.9mV，在150degC時VT＝36.5mV)。這樣在電源240中，上述輸出電流Iout＝VT/R250ln(J1/J2)，其基本上與絕對溫度成正比。(為了簡單起見，下面我們假定所有的電阻器具有零溫度系數(shù)。實際上在一個集成電路中其可能具有的溫度系數(shù)可以達(dá)到大約2000ppm/degC，但是如果所有的電阻器是由同一種材料制成的，它們的溫度系數(shù)將都會跟蹤并且其最終效果將取消至少是第一順序。)現(xiàn)在參見圖3A，其說明了根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測器電路300的第一實施方式。此電路是依據(jù)上面描述的基本原理建立的。
參見圖3A，廣義地說MP1，2，3，MN1和2，QP1和2以及R1包括了與圖2C中所示相類似的一個參考熱電壓的電流源。更詳細(xì)地說MOS晶體管MP1和MP2形成了具有一個輸入302以及一個輸出304的一個電流鏡，廣義地對應(yīng)于圖2A中的電流鏡202。MOS晶體管MN1和MN2，雙極型晶體管QP1和QP2以及電阻器R1包括一個參考VT的電流源，實際上，具有線路302上的一個輸出以及線路304上的一個輸入，從而廣義地對應(yīng)于圖2A中的電流源204。MOS晶體管MP3提供了一個自線路306上的電流鏡附加的輸出。
MOS晶體管MN2和MN3，雙極型晶體管QP2以及電阻器R3一起，包括了一個參考了PNP雙極型晶體管QP2的上述基極-發(fā)射極電壓的參考Vbe的電流源。線路306也有效地承載了從此電流源來的一個輸出。值的一提的是此參考基極-發(fā)射極的電源與圖2B中所示具有不同的配置，因為其伺服于上述電流鏡的上述輸出304，其由參考上述熱電壓的電源驅(qū)動，而不是由其自己的電流鏡驅(qū)動。同樣可以認(rèn)識的是在圖3A的配置中MOS晶體管MN2以及雙極型晶體管QP2對于上述參考上述熱電壓以及參考Vbe的電流源是共用的。
在圖3A中，上述MOS晶體管的相對尺寸由一個變量M的值來指示，并且能夠看到電流鏡晶體管MP1，MP2，MP3都在一個尺寸比例MP1∶MP2∶MP3＝1∶4∶4，以形成一個4∶1的電流鏡使上述通過MP1的電流是通過MP2的電流的1/4(也是通過MP3的電流的1/4)。MOS晶體管MN1，MN2，MN3也采用同樣的比例，即MN1∶MN2∶MN3＝1∶4∶4。上述雙極型晶體管QP1和QP2，都將其自身的基極和集電極端子相連接，并且其尺寸比例QP1∶QP2＝4∶1，即晶體管QP2的發(fā)射極區(qū)域被指定為晶體管QP1的1/4。
下面將描述圖3A的電路的操作。
假設(shè)初始線路306(即端子“OUT1”)被從外部連接到一個電壓源，該電壓源充分高可以保持MOS晶體管MN3處于其飽和狀態(tài)(恒定電流)區(qū)域，并且可以充分低以保持晶體管MP3處于其飽和狀態(tài)或者基本上是恒定電流的區(qū)域。還假定所有其他的MOS晶體管也處于飽和并且承載電流。
如前面提到的晶體管MP1和MP2包括一個4∶1的電流鏡，于是通過MP2的電流是通過MP1的電流的四倍。這些電流分別流過晶體管MN1和MN2，并且從而分別通過雙極型晶體管QP1和QP2。由于通過晶體管QP2的電流是通過晶體管QP1的電流的4倍，并且由于晶體管QP2具有晶體管QP1的1/4的發(fā)射極區(qū)域，晶體管QP2工作的電流密度是晶體管QP1的十六倍。如前面所述，具有比例為J1/J2的電流密度的一對雙極型晶體管將具有一個(KT/q)ln(J1/J2)的Vbe差值，在此情形中25.9mV×ln(16)，也就是在T＝27℃時是大約72mV，或者在150degC時是35.6mV×ln(16)大約為101mV。
現(xiàn)在考察MOS晶體管MN1和MN2。晶體管MN2承載了晶體管MN1的4倍的電流，并且是其尺寸的4倍，于是MN1的上述柵極-源極電壓Vgs將基本上與晶體管MN2的柵極-源極電壓相同。由于晶體管MN1的柵極被連接到晶體管MN2的柵極，晶體管MN1的源極將與晶體管MN2的源極具有相同的電壓，就是雙極型晶體管QP2的基極-發(fā)射極電壓。此電壓被應(yīng)用到電阻器R1的上端，同時電阻器R1的下端在雙極型晶體管QP1的基極-發(fā)射極電壓處。這樣R1上的電壓等于Vbe的差值ΔVbe＝101mV，并且電流流過R1并且在線路302中為101mV/R1。此電流隨后被以4∶1的比例由MP3鏡像，給出一個電流到線路306，進入或者通過節(jié)點“OUT1”，在150degC時等于404mV/R1，并具有正的溫度系數(shù)。由于其熱電壓VT＝KT/q是成正比的，因此此電流實際上是一個PTAT電流。
現(xiàn)在考察上述參考Vbe的電流源。如前面提到的在晶體管MN2的源極的電壓是雙極型晶體管QP2的基極-發(fā)射極電壓，并且再如前面所述的，晶體管MN3被選擇為與晶體管MN2具有相同的尺寸?，F(xiàn)在假定MN2和MN3具有相同的柵極-源極電壓，那么晶體管MN3的源極處的電壓將大致上與雙極型晶體管QP2的基極-發(fā)射極電壓相等。這樣通過R3，并且從而通過MN3到節(jié)點“OUT1”的電流，將大約是(QP2Vbe)/R3。另外，由于Vbe具有一個負(fù)的溫度系數(shù)，通常是-2mV/℃，或者等同的，-3000ppm/℃，于是上述電流通過MN3到達(dá)節(jié)點“OUT1”。在圖示的電路中，R1被選擇為44kΩ以設(shè)置通過MP3的電流，I(MP3)＝404mV/44kohm＝9.20μA以及通過QP2的電流，I(QP2)＝9.20μA/4＝230μA。在一個制作過程中這樣給出的Vbe(QP2)＝462mV，并且這樣R3被設(shè)置為462mV/9.20μA＝502kΩ，于是在150degC，I(MN3)＝I(MP3)。
如果上述溫度上升超過150degC，通過晶體管MP1的電流，以及從而通過MP3的電流增加，并且通過晶體管MN3的電流減小，導(dǎo)致了電流從節(jié)點OUT1流出，進入到外部的電壓源。如果溫度下降到低于150degC，上述通過晶體管MP1的電流減小，并且通過MP3的電流也同樣減小，并且通過晶體管MN3的電流增加，從上述電壓源輸出一個電流進入節(jié)點OUT1。如果上述電壓源與節(jié)點OUT1斷開，此節(jié)點的電壓將分別上升或者下降，最終分別使MP3和MN3退出飽和狀態(tài)，以平衡上述電流?？梢钥吹降氖?，節(jié)點OUT1基本上與圖1A的節(jié)點A的基本配置相對應(yīng)。
晶體管尺寸的選擇可以不同，取決于任何具體應(yīng)用的要示。對于一個集成電路的實現(xiàn)，主要涉及的條件包括由上述組件占據(jù)的芯片區(qū)域，以及使名義上相同的設(shè)備的不匹配效果最小化。通常上述雙極設(shè)備之間以及電阻器之間的隨機偏置電壓會比上述電路中的MOS晶體管之間的偏置電壓小，并且上述制作范圍將主要由MN2和MN1之間的不匹配所影響，原因是此偏差基本上是疊加到R1上的小靜態(tài)電壓上。
首先考慮MN2和MN1的比例的選擇。如上面描述的電路，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整R1，具有一致的MN2和MN1之間的比例以及MP2和MN1之間的比例也可以工作。然而隨后QP1和QP2之間的電流密度比例將是4，而不是16，于是其將在R1上僅輸出((KT/q)ln4的一半，而不是(KT/q)ln16)，使上述電路對MN2和MN1之間的不匹配更加敏感。為了恢復(fù)上述電流密度比例，QP1可以作成為QP2的16倍，但是這樣會占據(jù)很多硅區(qū)域。另一方面，MN2與MN1以及MP2與MP1是8∶1，而不是4∶1，這樣將僅使R1上的電壓增加一個系數(shù)ln32/ln16＝1.25，但是該MOS晶體管已經(jīng)足夠大因而能夠制作雙倍面積的冗余。對于已經(jīng)考察的上述技術(shù)，選擇了4∶1，但是最佳值將取決于上述特別制作技術(shù)的限制。
現(xiàn)在考察MN3與MN1的比例。如上面指出的，在150degC，R1上的電壓大約是100mV，R3上的電壓是450mV，但是這些電阻器需要流過同樣的電流。如果MP3和MN3分別與MP1和MN1具有相同的尺寸，那么R3的電阻將是R1電阻的4.5倍。為了在使用CMOS技術(shù)的寄生的縱向晶體管時獲得最佳品質(zhì)，QP1和QP2最好是工作在幾個微安的電流。另外許多應(yīng)用程序具有較大的功率預(yù)算，并且在這樣的應(yīng)用中，這些電阻器將是幾十千歐，并且占據(jù)相當(dāng)大的面積。對MN3與MN1引入4∶1的比例使R3和R1具有相同的值，這樣對于整體的電阻器面積是趨向于最佳的。
晶體管MP2和MP3優(yōu)選地是由多個單元形成，每個在設(shè)計上與MP1類似。它們優(yōu)選地具有一個大的溝道長度L以進行匹配，以及高的輸出阻抗，但是具有一個小的通道寬度對長度的比W/L，，以保持大的Vgs-Vt，以獲得好的電流匹配。
晶體管MN2和MN3優(yōu)選地都是MN1的設(shè)計的復(fù)合，并且優(yōu)選地都是大的以獲取好的匹配。然而如果Vgs-Vt是大的，這將導(dǎo)致Vgs的變化結(jié)果(MN3)使I(MN3)(實質(zhì)上利用R3設(shè)置一個串聯(lián)的的電阻1/gm(MN3))的溫度系數(shù)發(fā)生衰減，所以正常地這些晶體管應(yīng)設(shè)計一個足夠大的W/L，以使在上述臨界溫度時Vgs-Vt＜100mV。然而1/gm(MN3)是R3的大約10％，并且沒有顯著降低上述電路的溫度敏感性，或者由于上述電阻與MOS的電特性的無關(guān)導(dǎo)致制作敏感性的引入。
回顧上述電路操作的上面的描述可以看到，上述熱電壓參考是伺服于上述電流鏡，此電流鏡也驅(qū)動上述檢測節(jié)點。上述基于基極-發(fā)射極的參考使用與上述熱電壓參考相同的晶體管，以提供一個第二的負(fù)溫度系數(shù)的輸出，其在上述檢測節(jié)點處的從基于上述正溫度系數(shù)的熱電壓的參考中被減掉。值得一提的是上述配置可以交換，于是上述Vbe基準(zhǔn)的參考伺服于具有上述熱電壓參考的上述電流鏡(此鏡像仍然驅(qū)動上述檢測節(jié)點)，使用的是與上述Vbe基準(zhǔn)的參考相同的一個晶體管，并且也驅(qū)動上述檢測節(jié)點。此可選擇配置如圖3B中所示，其中晶體管MP1上的上述柵極-漏極連接被移動到晶體管MP3，并且上述輸出從OUT2，即作為晶體管MP1以及MN1的連接的線路302中提取。上述分析以及組件值保持為相同的，至少到第一順序。上述主差別是現(xiàn)在上述電路消耗的電流具有一個負(fù)的溫度系數(shù)，而不是一個正的溫度系數(shù)。
如上面描述的電路，其沒有反饋，將趨向于在一個亞穩(wěn)狀態(tài)周圍振蕩，并且因而期望有正反饋以提供滯后。圖3c示出了圖3A中的電路的用于實現(xiàn)上述目的的一個擴展。MOS晶體管MP4和MP9從上述電流鏡提供了另外的輸出，其被用作為恒定的電流源。線路306被連接到與晶體管MP6具有不同配置的輸出晶體管MP5，連接到由晶體管MP4提供的一個共用的電流源，提供正反饋的晶體管MP6在下面將詳細(xì)地描述。晶體管MP6的柵極被連接到在節(jié)點306與前面討論的上述電壓源有相同電壓的偏置線308，于是當(dāng)MP5和MP6的柵極具有相同電壓時，MN3和MP3都處于飽和狀態(tài)，這樣做是為了避免依從溫度的電流在上述閾值溫度處或其附近發(fā)生扭曲。晶體管MN10和MN11還包括一個電流鏡，與晶體管MP9連接，包括一個用于驅(qū)動一個輸出線路310的輸出電路，該線路基本是在供電軌道VDD和VSS(或者地線)之間，例如用于驅(qū)動邏輯電路。
在圖3c的電路中，正反饋由晶體管MP4，5，和6提供。低溫時節(jié)點OUT1將會變低，并且因此晶體管MP5將會被接通，并且注意到通過晶體管MP5和6的上述溝道的電流的和(由MP4確定)是固定的，晶體管MP6被關(guān)斷。隨著溫度的升高，晶體管MP5開始關(guān)斷并且晶體管MP6開始接通，這樣引導(dǎo)一些電流(從MP4)進入到晶體管MN2和QP2。這樣就使晶體管MN2，MN1和MN3的柵極端的電壓升高了ΔV。忽略MN1和MN3的Vgs任何變化以及Vbe(QP1)的任何變化，這樣將使通過MOS晶體管MN1的電流增加一個部分ΔV/(I(R1).R1)＝ΔV/(ΔVbe)＝ΔV/101mV，這樣就增加了通過晶體管MP1隨后通過MP3的電流，從而使節(jié)點OUT1進一步升高。其也會增加通過R3的電流，但只是一小部分，ΔV/(I(R3).R3)＝ΔV/(ΔVbe)＝ΔV/462mV。(電流I(R1)的上升并不確切地是ΔV/R1，因為上述附加的反饋電流干擾了MN2和MN1中的電流的4∶1的比例，于是這些晶體管現(xiàn)在具有了略微不同的柵極-源極電壓，并且QP1和QP2的Vbe也會變得不同，但是整體效果仍然是I(MP3)比I(MN3)增加的要多些。此過程繼續(xù)進行，一直到晶體管MP5基本上完全被關(guān)斷并且晶體管MP6基本上承載了通過晶體管MP4的所有電流。因此晶體管MP4有效地與晶體管MP2并行出現(xiàn)，由此警示上述電流源的比例。這樣當(dāng)溫度最終降低時，上述熱觸發(fā)點比前面溫度上升時溫度要低，這樣就提供了期望的滯后效果?？梢钥吹降氖?，正反饋不直接設(shè)置正的或者負(fù)的溫度系數(shù)參考電流，但是卻通過在從晶體管MP2輸出的電流進行增加，改變了上述電流鏡中的電流的比例。這樣就改變了參考Vbe的以及參考熱電壓的電流，但是更多地改變了參考熱電壓的電流，實際上，改變了通過晶體管MN1和MN3并且隨后通過晶體管MP3和MN3的電流的平衡。這樣上述反饋不直接到上述參考Vbe基準(zhǔn)的源極，或者直接回到上述輸出節(jié)點OUT1，但是取而代之地返回到一個共用的節(jié)點(線路304)以及晶體管(雙極型晶體管(QP2)。從QP5來的漏極電流通過使用鏡像MN10，MN11與通過MP9的上述恒定電流進行比較，以給出在HOT線路上擺動的軌道到軌道的邏輯信號。
圖3D示出了應(yīng)用到圖3B的電路的一個類似的反饋方案。注意由于上述在比較節(jié)點OUT2處的信號低于而不是高于上述溫度閾值，現(xiàn)在是MP5的上述漏極電流輸入到節(jié)點(304)以提供正反饋。
現(xiàn)在參見圖4，示出了與圖3c中所示的相同基本類型的溫度檢測器400的另一種實施方式，并且其中相同的參考數(shù)字指示相同的元件。在圖4的電路中提供了第一402和第二404溫度調(diào)節(jié)線，以允許上述電路的閾值溫度的外部調(diào)節(jié)。
溫度調(diào)節(jié)線402控制晶體管MNX，以，將從由晶體管MP10提供的上述電流鏡的一個附加輸出的正溫度系數(shù)電流的一部分，注入到電阻器鏈R3A，B，C。此附加的吸收電流降低了上述閾值溫度。
溫度調(diào)節(jié)線404控制晶體管MN9，以使上述電阻器鏈R3的低端部分R3A阻抗減小或者短路，從而增加上述Vbe/R3的電流，從而提高上述閾值溫度。
由線路402和404提供的溫度調(diào)節(jié)功能可以用于改變或者調(diào)節(jié)上述溫度閾值，例如提供一個“早期預(yù)警”功能，或者允許在對制作的元件進行功能測試時使上述溫度觸發(fā)電路工作在室溫。
作為一個細(xì)節(jié)，圖4中晶體管MP6的柵極被連接到上述電流鏡中的晶體管的柵極。如上所述，MP6的柵極被偏置到一個適當(dāng)?shù)碾妷?，以便在MP5和MP6平衡時使MP3和MN3都處于飽和狀態(tài)。這里，如圖示的實施方式中所示，上述處理技術(shù)使可得到的可選“l(fā)ow-Vt”(低的Vt)或者減小了閾值電壓的PMOS晶體管的線路406上的電壓可以被用于提供此偏置，而不經(jīng)迫使MP4離開其飽和區(qū)。在不經(jīng)過此選擇的處理中，MP6的上述柵極可以被連接到一些其他的適合的點。
值的一提的是如圖2B和2C的那些電路具有一個第二穩(wěn)態(tài)，在該穩(wěn)態(tài)中所有的晶體管都被關(guān)斷。只有一個小的初始電流(例如，通過晶體管236)就足以是上述電路脫離此狀態(tài)。這經(jīng)?？梢杂山雍闲孤峨娏鱽硖峁?，或者由通電時的電容性的電流來提供，但是可以使用一個“啟動”電路以確保上述電路可靠地離開它的零電流狀態(tài)。
圖5示出了一個基于圖3D的配置并且集成了這樣的一個啟動電路的溫度檢測電路的一個實施方式500。圖5中與圖3D相同的元件以相同的參考數(shù)字來指示。在圖5的電路中MN5提供了一個小電流到上述PMOS鏡像柵極，并且其柵極電壓通過MP7拉到Vdd。一旦MN4被接通時MN5關(guān)斷，而MN4的接通只是發(fā)生在MN3，以及之后的MP3開始通過電流時。圖3c和4中的電路可以采用類似的技術(shù)。其他的解決方式對于熟悉電路設(shè)計的工程師來說是顯而易見的。
可以肯定的是所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員將作出很多有效的改變。例如，盡管上述具體的實施方式是參考PNP雙極型晶體管而描述的，所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會接受上述電路可以被反轉(zhuǎn)，并且也可以采用NPN雙極型晶體管。通常將使用經(jīng)過CMOS處理的上述縱向的寄生晶體管，但是寄生的橫向晶體管(例如一個MOS晶體管，具有分別充當(dāng)集電極，基極，以及發(fā)射極的漏極，硅襯底，以及源極)或者寄生的二極管(因為上述雙極型晶體管基本上被用于提供二極管的連接)原則上可以被采用，因為上述電路對低電流放大系數(shù)的類型的這些晶體管是不敏感的。
在其他的實施方式中，上述雙極型晶體管QP1和QP2可以被尺寸成比例的MOS晶體管所取代。優(yōu)選地這些MOS晶體管工作在子閾值區(qū)域，在這里它們表現(xiàn)了類似雙極的指數(shù)的I/V特性，但是即使在上述子閾值區(qū)域之外，它們?nèi)匀粫峁┮粋€比較小的，但仍是正溫度系數(shù)的電流。
可以理解的是本發(fā)明并不限制于上述實施方式，并且包含對熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本文所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)是顯而易見的修改。
權(quán)利要求
1.一種溫度傳感器，包括電流鏡，具有一個輸入和至少兩個輸出；第一參考電流發(fā)生器，具有第一電流輸入和第一電流輸出，且其被配置為響應(yīng)上述第一電流輸入，在所述第一電流輸出處產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的第一參考電流；第二參考電流發(fā)生器，具有第二電流輸入和第二電流輸出，且其被配置為響應(yīng)所述第二電流輸入，在所述第二電流輸出處產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的第二參考電流；并且其中所述第一和第二參考發(fā)生器中的一個具有一個獨立的電流輸出，其與所述電流鏡的所述輸入相耦合；所述第一參考發(fā)生器的第一電流輸入和所述第二參考發(fā)生器的第二電流輸入共用一個輸入節(jié)點，該節(jié)點與所述電流鏡輸出的第一個相耦合；以及所述第一和第二參考發(fā)生器中的另一個具有一個獨立的電流輸出，其與所述電流鏡輸出的第二個相耦合，由此提供一個電流檢測節(jié)點；并且其中所述第一參考電流發(fā)生器包括一個參考熱電壓的電流源，以及所述第二參考電流發(fā)生器包括一個依從溫度的參考半導(dǎo)體特性的電流源。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其中所述第一參考電流發(fā)生器包括第一和第二晶體管，其被配置以不同的電流密度工作，所述第一晶體管與所述第一電流輸入耦合，并且所述第二晶體管與所述第一電流輸出耦合。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度傳感器，其中所述第二參考電流發(fā)生器包括一個參考晶體管特性的電流源。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器，其中所述第二電流源基準(zhǔn)的所述晶體管特性包括所述第一參考電流發(fā)生器的所述第一和第二晶體管中的一個的特性。
5.如權(quán)利要求2-4中任何一項所述的溫度傳感器，其中所述第一和第二晶體管包括MOS晶體管。
6.如權(quán)利要求2-4中任何一項所述的溫度傳感器，其中所述第一和第二晶體管包括雙極型晶體管。
7.如權(quán)利要求1或2中任何一項所述的溫度傳感器，其中所述依從溫度的半導(dǎo)體特性包括二極管結(jié)特性。
8.如權(quán)利要求7所述的溫度傳感器，其中所述第二參考電流發(fā)生器包括參考雙極型晶體管基極-發(fā)射極的電流源。
9.如引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求8所述的溫度傳感器，其中所述參考所述基極-發(fā)射極電壓的電流源的所述基極-發(fā)射極電壓參考包括上述第一晶體管的基極-發(fā)射極電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器，其中所述第一和第二參考電流發(fā)生器共用一對串聯(lián)連接的晶體管，其與所述輸入節(jié)點相耦合，用于產(chǎn)生上述第一和第二參考電流。
11.如前面任何一項權(quán)利要求所述的溫度傳感器，是采用MOS技術(shù)制成的。
12.如權(quán)利要求6或8所述的采用MOS技術(shù)制成的溫度傳感器，其中所述雙極型晶體管包括寄生設(shè)備。
13.如前面任何一項權(quán)利要求所述的溫度傳感器，其中所述第一參考電流發(fā)生器具有所述第一電流輸出，其與所述電流鏡的所述輸入相耦合。
14.如前面任何一項權(quán)利要求所述的溫度傳感器，還包括一個溫度調(diào)節(jié)電路，其被配置為改變通過上述檢測節(jié)點的電流，從而改變檢測的溫度。
15.如前面任何一項權(quán)利要求所述的溫度傳感器，還包括一個正反饋電路，其被配置為向所述共用輸入節(jié)點注射電流。
16.如權(quán)利要求15所述的溫度傳感器，其中上述正反饋電路包括一個輸出晶體管，其與上述電流檢測節(jié)點相耦合，以及一個反饋晶體管，其與上述共用的輸入節(jié)點耦合，上述輸出晶體管和上述反饋晶體管被耦合到一個共用電流源，并且被配置為使得當(dāng)上述輸出和上述反饋晶體管中的一個的電流增加時，另一個中的電流減少。
17.如權(quán)利要求15或16所述的溫度傳感器，還包括一個輸出電路，其與上述檢測節(jié)點耦合，以提供一個在閾值溫度切換的輸出，其中上述反饋電路被配置為提供用于上述切換的滯后。
18.一種提供依從溫度的信號的方法，該方法包括電流鏡，其具有一個輸入和至少兩個輸出；第一參考電流發(fā)生器，其具有第一電流輸入和第一電流輸出；第二參考電流發(fā)生器，具有第二電流輸入和第二電流輸出；并且其中上述第一和第二參考發(fā)生器中的一個具有一個獨立的電流輸出，其與上述電流鏡的上述輸入相耦合；上述第一參考發(fā)生器的第一電流輸入和上述第二參考發(fā)生器的第二電流輸入共用一個輸入節(jié)點，該節(jié)點與上述電流鏡輸出的第一個相耦合；以及上述第一和第二參考發(fā)生器中的另一個具有一個獨立的電流輸出，其與上述電流鏡輸出的第二個相耦合，由此提供一個電流檢測節(jié)點；該方法包括使用上述第一電流發(fā)生器，響應(yīng)來自上述共用輸入節(jié)點處的上述電流鏡的信號，在上述第一電流輸出處，產(chǎn)生一個具有正溫度系數(shù)的參考晶體管熱電壓的第一電流；使用上述第二電流發(fā)生器，響應(yīng)發(fā)自上述共用輸入節(jié)點處的上述電流鏡的上述信號，在上述第二電流輸出處，產(chǎn)生一個具有負(fù)溫度系數(shù)的參考晶體管熱電壓的第二電流；以及在上述檢測節(jié)點處組合依賴于檢測節(jié)點的上述第一和第二參考電流的信號，以提供上述依從溫度的信號。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中上述參考晶體管熱電壓的第一電流是參考雙極型晶體管熱電壓的電流，并且其中上述參考晶體管電壓的第二電流是參考雙極型晶體管基極-發(fā)射極電壓的電流。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中上述參考晶體管熱電壓的第一電流是參考MOS晶體管熱電壓的電流，并且其中上述參考晶體管電壓的第二電流是參考MOS閾值或者參考柵極-源極電壓的電流。
21.一種溫度檢測電路，包括電流鏡，具有一個輸入和第一以及第二鏡像的電流輸出，上述輸入以及上述第一鏡像的輸出通過各自的第一和第二MOS晶體管溝道被分別耦合到上述第一和第二晶體管，以設(shè)置上述第一和第二晶體管中的電流密度比，以從上述第二鏡像的電流輸出提供一個正溫度系數(shù)的電流；第三MOS晶體管，具有一個柵極接點耦合到上述第一MOS晶體管的一個柵極接點，以及一對溝道接點，上述溝道接點中的一個通過一個電阻器耦合到上述第一和第二晶體管的公共接點，以在上述另一溝道接點處提供一個負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出，由此上述電流輸出被上述第一晶體管的依從溫度的電壓所參考，上述另一個溝道接點被耦合到上述第二鏡像的電流輸出，以提供一個依從溫度的輸出。
22.一種溫度檢測電路，包括一個電流鏡，具有一個輸入和第一以及第二鏡像的電流輸出，上述第二以及第一鏡像的輸出通過各自的第一和第二MOS晶體管溝道被分別耦合到第一和第二晶體管；一個第三MOS晶體管，具有一個柵極接點耦合到上述第一MOS晶體管的一個柵極接點，以及一對溝道接點，上述溝道接點中的一個通過一個電阻器耦合到上述第一和第二晶體管的公共接點，以在上述另一溝道接點處提供一個負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出，由此上述電流輸出被上述第一晶體管的依從溫度的電壓所參考，上述另一個溝道接點被耦合到上述電流鏡輸入，以從上述第二鏡像電流輸出提供一個負(fù)溫度系數(shù)的電流；以及其中上述第一和第二晶體管中的電流密度的比例確定了一個正溫度系數(shù)的電流，其與來自上述第二鏡像電流輸出的電流相組合，以提供一個依從溫度的輸出。
23.如權(quán)利要求21或22所述的溫度檢測電路，其中上述第一和第二晶體管包括雙極型晶體管，并且其中上述第一晶體管的上述依從溫度的電壓包括上述第一晶體管的基極-發(fā)射極電壓。
24.如權(quán)利要求23所述的溫度檢測電路，還包括一個反饋電路，以提供正反饋，以使上述依從溫度的輸出呈現(xiàn)具有滯后的雙穩(wěn)特性。
25.如權(quán)利要求24所述的溫度檢測電路，其中上述反饋電路被配置為有效地調(diào)節(jié)用于上述第一鏡像輸出的電流鏡的比率。
26.如權(quán)利要求21-25中任何一項所述的溫度檢測電路，還包括一個溫度調(diào)節(jié)器，其有效地調(diào)節(jié)上述另一溝道接點處的上述負(fù)溫度系數(shù)的電流輸出。
27.如權(quán)利要求21-26中任何一項所述的溫度檢測電路，是采用CMOS技術(shù)制作的，其中上述雙極型晶體管包括固有的寄生晶體管。
28.一種產(chǎn)生一個依從溫度信號的方法，該方法包括使用一對以不同的電流密度工作的晶體管，產(chǎn)生一個參考熱電壓的正溫度系數(shù)的信號；使用上述晶體管對中的一個的晶體管電壓，產(chǎn)生一個參考晶體管電壓的負(fù)溫度系數(shù)的信號；并且從上述信號中的另一個中減去上述正和負(fù)溫度系數(shù)的信號中的一個，以產(chǎn)生上述依從溫度的信號，由此上述依從溫度的信號的依從溫度性大于上述已被減的信號中的任何一個。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中上述晶體管對包括一對雙極型晶體管，并且其中上述晶體管電壓包括一個基極-發(fā)射極電壓。
30.如權(quán)利要求28或29所述的方法，其中上述正和負(fù)溫度系數(shù)的信號包括電流信號。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中上述減操作包括將上述正和負(fù)溫度系數(shù)的信號施加到一個檢測節(jié)點上。
32.如權(quán)利要求28-31中任何一項所述的方法，還包括將正反饋應(yīng)用到還用于產(chǎn)生上述負(fù)溫度系數(shù)的信號的上述晶體管對。
33.如權(quán)利要求28-32中任何一項所述的方法，還包括通過調(diào)節(jié)上述負(fù)溫度系數(shù)的信號來調(diào)節(jié)上述依從溫度的信號。
34.一種產(chǎn)生依從溫度的信號的電路，該電路包括使用一對以不同的電流密度工作的晶體管，產(chǎn)生一個參考熱電壓的正溫度系數(shù)的信號的裝置；使用上述晶體管對中的一個晶體管的晶體管電壓，產(chǎn)生一個參考晶體管電壓的負(fù)溫度系數(shù)信號的裝置；以及從上述信號中的另一個中減去上述正和負(fù)溫度系數(shù)的信號中的一個，以產(chǎn)生上述依從溫度的信號，由此上述依從溫度的信號的溫度依從性大于上述已被減信號中的任何一個。
35.如權(quán)利要求34所述的電路，其中上述晶體管包括雙極型晶體管，并且其中上述晶體管電壓包括基極-發(fā)射極電壓。
36.如權(quán)利要求34所述的電路，其中上述晶體管包括MOS晶體管，并且其中上述晶體管電壓包括MOS晶體管閾值或者柵極-源極電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及溫度檢測設(shè)備，特別涉及用于溫度檢測的電路和方法。所述溫度傳感器(300)包括具有一個輸入(302)，以及至少兩個輸出(304，306)的電流鏡(MP1，MP2，MP3)；第一參考電流發(fā)生器(MN1，MN2，QP1，QP2，R1)，其具有第一電流輸入以及第一電流輸出，并且被配置為在上述第一電流輸出處產(chǎn)生具有正溫度系數(shù)的第一參考電流，以響應(yīng)上述第一電流輸入；第二參考電流發(fā)生器(MN2，QP2，MN3，R3)，其具有第二電流輸入以及第二電流輸出，并且被配置為在上述第二電流輸出處產(chǎn)生具有負(fù)溫度系數(shù)的第二參考電流，以響應(yīng)上述第二電流輸入。
文檔編號G01K7/01GK1497248SQ03127200
公開日2004年5月19日 申請日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者約翰·勞倫斯·皮諾克, 約翰 勞倫斯 皮諾克 申請人:沃福森微電子有限公司