專利名稱：Cmos溫度傳感器的制作方法
CMOS溫度傳感器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度傳感器，特別涉及CMOS片上(on-chip)溫度傳感器電路。
背景技術(shù)：
高度集成的電路會產(chǎn)生能夠完成多種任務(wù)的大芯片。但是，緊緊聚集的晶體管會產(chǎn)生熱量，特別是在較高的運(yùn)行頻率下。芯片上的熱點(diǎn)會導(dǎo)致不穩(wěn)定的電路功能，甚至永久的損壞?？梢栽诩呻娐?IC)芯片上增加溫度監(jiān)控電路。這個片上溫度監(jiān)控電路可以檢 測高溫并啟動功率控制器，將一些或所有的芯片電路斷電，或者降低運(yùn)行頻率。一旦溫度大大下降，可以將電路再接通電源或重新運(yùn)行。理想情況下，該溫度監(jiān)控電路和芯片上其他電路都是使用相同的加工技術(shù)。但是，一些溫度監(jiān)控電路需要更昂貴的BiCMOS技術(shù)(雙極CMOS)，而不時標(biāo)準(zhǔn)的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)。圖I顯示一個簡單的現(xiàn)有技術(shù)里的溫度監(jiān)控電路。電流源10驅(qū)動一恒定電流I。到二極管12，其吸入電流，產(chǎn)生一輸出電壓％。流過二極管12的電流和基極發(fā)射極二極管結(jié)電壓VBE有關(guān)，如Vbe= (kT/q) ln(Ic/Is)其中k是玻爾茲曼常數(shù)(Boltzmann constant), T是絕對溫度，q是基本電荷(elementary charge), Ic是流過二極管12的集電極電流，Is是飽和電流。但是，飽和電流本身也是隨著溫度而變化的，因此有兩個基于溫度的變量，T和Is。輸出電壓N0等于基極-發(fā)射極結(jié)電壓，如0. 6V，加上一個溫度敏感項，大約-2mV每開氏度，或_2mV/K。溫度敏感度是通過制作過程而固定下來的。圖I中簡單電路的缺點(diǎn)是需要一個恒定電流源10。輸出電壓關(guān)于溫度的線性會因為真實(shí)電流源的非理想的特性而降低。而且，溫度敏感量太低了。飽和電流Is的溫度敏感性也會引入非線性到該溫度傳感器中。圖2顯示另一個現(xiàn)有技術(shù)的溫度傳感電路。溫度敏感度和電阻16、14的比值成比例，有較大的溫度敏感度。請參看Sato等人的美國專利7，368，973?；鶚O電流補(bǔ)償電路(base current cancellation circuit)包括晶體管 22、24、26,使用晶體管 20 而非一個二極管來產(chǎn)生V。。輸出電壓￥。=(0.6^^-211^/1()*(1+1 16/1 14)。因此溫度敏感度和電阻比值R16/R14成比例。但是，仍然需要一個理想的電流源10，和使用一個BiCMOS過程。因為不能抵消飽和電流項，還是會降低線性。而且，因為堆疊的晶體管數(shù)量，會降低電壓余量(voltageheadroom)。降低的電壓余量對于降低的電源電壓也是個問題。期望有一個改進(jìn)的溫度傳感電路。希望溫度傳感電路不需要BiCMOS，只是使用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS過程。希望溫度傳感器的溫度敏感度是使用電阻比值、電流鏡比值、或其他方法，但是又沒有降低的電壓余量。希望溫度傳感器不需要理想的電流源，可以抵消飽和電流項。
圖I顯示一個簡單的現(xiàn)有技術(shù)里的溫度監(jiān)控電路。圖2顯示另一個現(xiàn)有技術(shù)的溫度傳感電路。圖3是溫度傳感電路的方框圖。圖4是一溫度傳感器電路的示意圖，其使用基極-發(fā)射極電壓差再乘以一鏡像電流以抵消溫度的非線性。圖5是另一個溫度傳感器電路，其有一輸出電流源。圖6顯示一差分溫度傳感器電路。
圖7顯示具有輸出電流源和電流沉的差分溫度傳感器電路。圖8是電流源的示意圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明涉及改進(jìn)的溫度傳感電路。以下描述使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠依照特定應(yīng)用及其要求制作和使用在此提供的本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了對優(yōu)選實(shí)施例的各種修改，且本文所界定的一般原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不希望限于所展示和描述的特定實(shí)施例，而是應(yīng)被賦予與本文所揭示的原理和新穎特征一致的最廣范圍。圖3是一個溫度傳感電路的方框圖。Iptat產(chǎn)生器100是一個電路，該電路會產(chǎn)生正比于絕對溫度(PTAT)的電流。但是，沒有使用一個二極管，或一個基極-發(fā)射極結(jié)晶體管，而是使用了兩個晶體管，結(jié)果電壓會被相互減去。發(fā)明人使用了兩個基極-發(fā)射極結(jié)，然后比較產(chǎn)生的電壓，得到基極-發(fā)射極電壓的差值A(chǔ)Vbe。因為兩個二極管結(jié)的飽和電流引起的溫度的非線性，在減去電壓時就被相互抵消了。Iptat產(chǎn)生器100的電流被第二階段102轉(zhuǎn)換成電壓，第二階段102包括一個電流-到-電壓轉(zhuǎn)換器。電流乘以電阻器R3，然后轉(zhuǎn)換成電壓。Iptat產(chǎn)生器100中的另一個電阻器Rl分擔(dān)了一部分電流IPTAT。因此輸出電壓TS_0UT和電阻比值R3/R1成比例。這個基于電阻比值的比例可以非常精確，而且任何因為二極管或晶體管結(jié)中飽和電流Is引起的溫度非線性都會抵消。參考電壓Vkef是用于設(shè)置TS_0UT的直流偏壓。直流偏壓可以獨(dú)立設(shè)置，與電阻比值和溫度敏感度無關(guān)。因此電壓余量不會降低，而敏感度會增加。圖4是一個溫度傳感器電路的示意圖，其使用基極-發(fā)射極電壓的差值，并乘以一鏡像電流以抵消溫度的非線性。PNP晶體管36、46可以是由標(biāo)準(zhǔn)CMOS過程形成的橫向晶體管。集電極電流和它們的基極-發(fā)射極結(jié)電壓對溫度是敏感的。晶體管46的基極-發(fā)射極電壓是V2，其應(yīng)用在誤差放大器30的反相輸入上。晶體管36的集電極電流流過比例電阻34(scaling resistor),產(chǎn)生一個額外的電壓降,增加應(yīng)用在誤差放大器30非反相輸入上的電壓VI。誤差放大器30根據(jù)電壓VI、V2的差值來調(diào)整偏壓VMP。偏壓VMP應(yīng)用在電流源32,42上以調(diào)整它們的電流。電流源32產(chǎn)生電流IPl給比例電阻34和晶體管36，而電流源42產(chǎn)生電流IP2給晶體管46。
因為兩個晶體管36、46的集電極電流都是基于飽和電流Is，其具有非線性溫度相關(guān)性，該基于飽和電流Is的溫度相關(guān)性可以通過誤差放大器30的減去而被抵消。來自電流源32、42、44的最終電流和絕對溫度的關(guān)系如Iptat=VT In (N) /Rl其中VT是kT/q，Rl是比例電阻34的電阻值，In是自然對數(shù)函數(shù)，N是晶體管36、46的W/L尺寸比值(寬長比)。偏壓VMP是由誤差放大器30產(chǎn)生，并應(yīng)用在電流 源32、42、44上，使得它們每個都產(chǎn)生一個與絕對溫度成比例的電流。由電流源44鏡像的電流IP3被應(yīng)用在電流沉48(current sink)上,其產(chǎn)生一偏壓VMN,使得吸入電流INl (sink current)被鏡像到電流沉52上，為電流IN2。吸入電流IN2流過倍增電阻器40 (multiplier resistor)，將鏡像電流轉(zhuǎn)換為電壓VOUT。放大器50在其非反相輸入上接收參考電壓VREF，在其反相輸入上接收電壓V4。電壓V4在電流沉52和倍增電阻器40之間。放大器50設(shè)置直流偏壓VOUT以匹配VREF。輸出電壓VOUT是VREF加上倍增電阻器40上的I*R降，或V0UT=VREF+IN2*R3V0UT=VREF+Iptat*M*R3其中M是鏡像因子或電流沉52、48的尺寸的比值。VOUT=VREf+(kT/q)*ln(N)*M*R3/R1因此VOUT的溫度敏感度(以伏特每開氏度表示)是敏感度(V/K)=VREF+(k/q)*ln (N) *M*R3/R1因此溫度敏感度與R3/R1 (即倍增電阻器40與比例電阻器34的比值)、鏡像因子M、晶體管(或晶體管36、46)尺寸比N的自然對數(shù)成比例。電路設(shè)計者可以選擇這些變量來實(shí)現(xiàn)該電路期望的溫度敏感度。運(yùn)行當(dāng)V2高于Vl，誤差放大器30降低VMP，使得電流源32、42的PMOS源電流增加。該增加的源電流(source current)使得Vl上升超過V2,因為比例電阻器34。圖5是另一個溫度傳感器電路，其具有輸出電流源。輸出電流源54也接收偏壓VMP并產(chǎn)生電流IP4，其與絕對溫度成比例，沒有飽和電流Is的非線性。輸出電流源54與尺寸成比例，有比例因子M。輸出電流源54提供電流IP4，其補(bǔ)償電流沉52的吸入電流IN2。該電流補(bǔ)償能增加電路的精度，并允許放大器50成為較低電流驅(qū)動或低功率放大器。圖6顯示一個差分溫度傳感器電路。一些應(yīng)用可以使用差分信號，而不是使用如圖4-5的單端輸出V0UT。差分信號VOUTP、VOUTN承載了 VOUT作為電壓差的信息，而不是一個絕對電壓。差分信號是更抗噪的，能夠使用較低功率電路或較低的電源電壓。放大器60是一個有正輸出和負(fù)輸出的全差分放大器，正負(fù)輸出與共模輸入VCM相關(guān)。放大器60的反相輸入接收電壓V4，V4在電流沉52和半倍增電阻器62之間。和圖4的接收參考電壓不同，放大器60的非反相輸入也接收一個電壓V5。電壓V5產(chǎn)生在電流源66和半倍增電阻器64之間。電流源66也接收偏壓VMP并產(chǎn)生電流IP5，其與絕對溫度成比例。半倍增電阻器62連接在V4和VOUTP之間，而半倍增電阻器64連接在V5和VOUTN之間。半倍增電阻器62的電阻值是倍增電阻器40電阻值R3的一半，即R3/2。類似地，半倍增電阻器64的電阻值也是倍增電阻器40電阻值R3的一半，即R3/2。因此，半倍增電阻器62、64的電阻值之和是R3。同樣的溫度敏感度公式適用于該差分傳感器，但是沒有VREF項敏感度(V/K)= (k/q)*ln(N)*M*R3/Rl圖7顯示具有輸出電流源和電流沉的差分溫度傳感器電路。輸出電流源72驅(qū)動電流IP4到輸出V0UTP，并接收偏壓VMP，有鏡像比例因子M。輸出電流沉74從輸出VOUTN吸入電流IN3，并接收偏壓VMN，有鏡像比例因子M。
使用輸出電流源和電流沉而補(bǔ)償電流IN2、IP5，可以提高準(zhǔn)確率。對于放大器60，可以實(shí)現(xiàn)較低的電流驅(qū)動，或可以得到較快的輸出轉(zhuǎn)換速度。全差分電路可以提高共模噪聲抑制。圖8是一個電流源的示意圖。圖4-7的電流源32，以及其他電流源，可以實(shí)施為兩個P溝道晶體管92、94，它們的柵極連接在一起，以接收偏壓VMP。P溝道晶體管92、94串聯(lián)連接在電力和電壓Vl之間，可以提供更好的隔離，因為中間節(jié)點(diǎn)VSD在晶體管92、94之間，阻礙了泄漏電流。P溝道晶體管92、94的襯底、講、體端(body terminal)可以連接到電源或連接到其他體偏壓(body bias voltage)。電流沉可以以類似的方式實(shí)施，使用串聯(lián)的兩個或多個n溝道晶體管。單個晶體管也能用作電流源或電流沉，但是提供較少隔離。
其他實(shí)施例發(fā)明人還想到一些其他的實(shí)施例。例如，共模電壓VCM可以產(chǎn)生為一個固定的參考電壓，或可以將差分信號的差值在一段時間內(nèi)平均而產(chǎn)生，或通過濾波或其他方法?？梢栽黾右粋€啟動電路以便初始設(shè)定電壓。可以增加多個裝置如晶體管或并聯(lián)的額外的電路腳。雙極晶體管36、46可以是橫向NPN晶體管，或可以是橫向PNP晶體管，如果有BiCMOS過程的話。可以有額外的晶體管在電流源和電流沉之間，如在電流源44和電流沉48之間，如圖4中的虛線所示。雖然已經(jīng)描述了 PNP晶體管36、46，但是可以使用二極管，或PNP或其他種類的晶體管，只要它們的結(jié)具有溫度敏感性。為了各種和本發(fā)明不相關(guān)的原因，可以在電路的各個位置上增加緩存、逆變器、門邏輯、電容、電阻、或其他元件，如因為節(jié)電模式。信號可以被編碼、壓縮、反轉(zhuǎn)、組合、或做其他改變。時鐘可以和其他信號或條件組合。整個電路或部分電路可以反轉(zhuǎn)，可以互換P溝道和n溝道晶體管，放大器的反相和非反相輸入也可以互換。方向詞匯如上、下、高、低、頂部、底部等等都是相對的，可以變化的，因為系統(tǒng)、電路、或數(shù)據(jù)是可以旋轉(zhuǎn)的、翻轉(zhuǎn)的，等等。這些詞匯對于描述該裝置是有用的，但不是絕對的。信號可以是高電平信號或低電平信號，可以反轉(zhuǎn)、緩存、編碼、質(zhì)化或有其他改變?？稍诟鞣N節(jié)點(diǎn)處添加額外組件，例如電阻器、電容器、電感器、晶體管等，且還可存在寄生組件。啟用和停用所述電路可用額外晶體管或以其它方式實(shí)現(xiàn)?？商砑觽魉烷T晶體管或傳輸門以用于隔離?？梢栽黾幽孀?，或額外的緩存。晶體管和電容的最終尺寸可以在電路仿真或現(xiàn)場測試之后進(jìn)行選擇。可以使用金屬掩膜或其他可編程部件，去確定最終的電容、電阻、或晶體管尺寸。因為一些工藝或過程，可以使用p溝道晶體管，而不是n溝道晶體管(或者相反)，而且因為各種目的，可以添加逆變器、緩存、電容器、電阻器、門、或其他組件在一些節(jié)點(diǎn)上，以便稍稍調(diào)整該電路。通過增加延遲線或通過控制延遲，可以調(diào)整時序。為一些組件可以使用單獨(dú)的電源和接地?？梢蕴砑痈鞣N濾波器?？梢蕴鎿Q低電平信號，而不是高電平信號。盡管已經(jīng)描述了正電流，但是電流也可以是負(fù)的或正的，在一些情況下載子可以考慮為電子或空穴。當(dāng)載子是相反極性時，源電流和吸入電流是可互換的術(shù)語。電流可以以相反的方向流動。固定偏壓可以轉(zhuǎn)換為電源或接地以斷電該電路。盡管已經(jīng)描述了 CMOS晶體管，但是也可以替換為其他晶體管技術(shù)或其他變體，可以使用除硅外的其他材料，如鎵砷化物(GaAs)和其他變體。 本發(fā)明背景技術(shù)部分可含有關(guān)于本發(fā)明的問題或環(huán)境的背景信息而非描述其它現(xiàn)有技術(shù)。因此，在背景技術(shù)部分中包括材料并不是申請人承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。本文中所描述的任何方法或工藝為機(jī)器實(shí)施或計算機(jī)實(shí)施的，且既定由機(jī)器、計算機(jī)或其它裝置執(zhí)行且不希望在沒有此類機(jī)器輔助的情況下單獨(dú)由人類執(zhí)行。所產(chǎn)生的有形結(jié)果可包括在例如計算機(jī)監(jiān)視器、投影裝置、音頻產(chǎn)生裝置和相關(guān)媒體裝置等顯示裝置上的報告或其它機(jī)器產(chǎn)生的顯示，且可包括也為機(jī)器產(chǎn)生的硬拷貝打印輸出。對其它機(jī)器 的計算機(jī)控制為另一有形結(jié)果。已出于說明和描述的目的呈現(xiàn)了對本發(fā)明實(shí)施例的先前描述。其不希望為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限于所揭示的精確形式。鑒于以上教示，許多修改和變型是可能的。希望本發(fā)明的范圍不受此詳細(xì)描述限制，而是由所附權(quán)利要求書限制。
權(quán)利要求
1.一種溫度傳感器電路，包括 第一結(jié)，其在第一節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生第一電壓，其對溫度具有敏感性； 比例電阻器，其連接在所述第一節(jié)點(diǎn)和第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間； 第一電流源，其根據(jù)一偏壓輸出第一電流到所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)； 第二結(jié)，其在第二節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生第二電壓，其對溫度具有敏感性； 第二電流源，其根據(jù)所述偏壓輸出第二電流到所述第二節(jié)點(diǎn)； 誤差放大器，其比較所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)，以產(chǎn)生所述偏壓； 第三電流源，其根據(jù)所述偏壓輸出第三電流； 第一電流沉，其吸入所述第三電流，以產(chǎn)生第二偏壓，所述第二偏壓調(diào)整所述第一電流沉以吸入所述第三電流； 第二電流沉，其接收所述第二偏壓，產(chǎn)生第二吸入電流，其從一個倍增節(jié)點(diǎn)吸入； 倍增電阻器，其連接在所述倍增節(jié)點(diǎn)和一個輸出之間； 放大器，其以所述倍增節(jié)點(diǎn)為第一輸入，以接收一個參考電壓為第二輸入，所述放大器根據(jù)所述參考電壓和所述倍增節(jié)點(diǎn)上電壓之間的差值，而驅(qū)動所述輸出。
2.如權(quán)利要求I所述的溫度傳感器電路，其中所述輸出表示所述第一結(jié)和所述第二結(jié)的溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度傳感器電路，其中所述輸出具有一個對溫度的敏感度，所述敏感度與一個比值成比例，所述比值是所述倍增電阻器的電阻與所述比例電阻器的電阻的比值。
4.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，還包括 第四電流源，其根據(jù)所述偏壓輸出第三電流，其中所述第三電流傳送到所述輸出。
5.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其中所述第一、第二、第三電流源每個都包括 第一晶體管，其溝道連接在一個電源和一個中間節(jié)點(diǎn)之間，其柵極接收所述偏壓； 第二晶體管，其溝道連接在所述中間節(jié)點(diǎn)和一個電流傳送節(jié)點(diǎn)之間，其柵極接收所述偏壓； 其中所述電流源輸出的電流流到所述電流傳送節(jié)點(diǎn)，因此所述第一和第二晶體管是串聯(lián)的。
6.如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器電路，其中所述第一晶體管是p溝道晶體管，所述第二晶體管是P溝道晶體管。
7.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其中所述第一結(jié)是PNP晶體管，其有一接地的基極和一接地的集電極，和一連接到所述第一節(jié)點(diǎn)的發(fā)射極；其中所述第二結(jié)是PNP晶體管，其有一接地的基極和一接地的集電極，和一連接到所述第二節(jié)點(diǎn)的發(fā)射極。
8.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其中所述第一結(jié)比第二結(jié)大N倍，其中N大于0。
9.如權(quán)利要求8所述的溫度傳感器電路，其中所述輸出對溫度的敏感度與N的自然對數(shù)成比例。
10.如權(quán)利要求3所述的溫度傳感器電路，其中所述第二電流沉比所述第一電流沉大M倍，其中M是鏡像因子，至少等于1，其中所述輸出對溫度的敏感度與M成比例。
11.一種差分溫度傳感器電路，包括 第一結(jié)裝置，其有一 P_n結(jié)，根據(jù)一個溫度的函數(shù)，所述p_n結(jié)從第一節(jié)點(diǎn)吸入電流； 比例電阻器，其連接在所述第一節(jié)點(diǎn)和第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間； 第一電流源，其根據(jù)一偏壓產(chǎn)生第一電流，從一個電源流到所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)； 第二結(jié)裝置，其有一 P_n結(jié)，根據(jù)一個溫度的函數(shù)，所述p_n結(jié)從第二節(jié)點(diǎn)吸入電流； 第二電流源，其根據(jù)所述偏壓產(chǎn)生第二電流，從所述電源流到所述第二節(jié)點(diǎn)； 差值放大器，其比較所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)的電壓，根據(jù)一個所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)之間的電壓差的函數(shù)，而產(chǎn)生所述偏壓； 差分放大器，其有第一差分輸入、第二差分輸入、第一差分輸出、和第二差分輸出； 第三電流源，其根據(jù)所述偏壓從所述電源產(chǎn)生第三電流； 第一電流沉，其吸入所述第三電流到地，以產(chǎn)生一個鏡像電壓； 第二電流沉，其根據(jù)所述鏡像電壓產(chǎn)生第一鏡像電流到地，所述第一鏡像電流應(yīng)用到所述差分放大器的所述第二差分輸入上； 第一倍增電阻器，其連接在所述差分放大器的所述第一差分輸入和所述差分放大器的所述第二差分輸出上； 第二倍增電阻器，其連接在所述差分放大器的所述第二差分輸入和所述差分放大器的所述第一差分輸出上； 第五電流源，其根據(jù)所述偏壓從所述電源產(chǎn)生第四電流，所述第四電流應(yīng)用到所述差分放大器的所述第一差分輸入上。
12.如權(quán)利要求11所述的差分溫度傳感器電路，其中所述差分放大器還包括一個共模輸入，其接收一共模參考電壓，所述共模輸入設(shè)定所述第一和第二差分輸出的共模電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的差分溫度傳感器電路，還包括 第四電流源，其根據(jù)所述偏壓產(chǎn)生第五電流，所述第五電流應(yīng)用到所述差分放大器的所述第一差分輸出上； 第三電流沉，其根據(jù)所述鏡像電壓產(chǎn)生第六電流，所述第六電流應(yīng)用到所述差分放大器的所述第二差分輸出上。
14.如權(quán)利要求11所述的差分溫度傳感器電路，其中所述第一差分輸出和所述第二差分輸出有一具有溫度敏感度的電壓差，其與一比值成比例，該比值是所述第一倍增電阻器和所述第二倍增電阻器的電阻值之和對所述比例電阻器的電阻值的比值； 其中所述第二電流沉比所述第一電流沉大M倍，其中M是鏡像因子，至少等于I ; 其中所述第一和第二差分輸出對溫度的敏感度與M成比例。
15.如權(quán)利要求11所述的差分溫度傳感器電路，其中所述第一結(jié)裝置是PNP晶體管，其有接地的基極和接地的集電極，以及與所述第一節(jié)點(diǎn)連接的發(fā)射極； 其中所述第二結(jié)裝置是PNP晶體管，其有接地的基極和接地的集電極，以及與所述第二節(jié)點(diǎn)連接的發(fā)射極。
16.如權(quán)利要求11所述的差分溫度傳感器電路，其中所述第一結(jié)裝置比第二結(jié)裝置大N倍，其中N大于O ; 其中所述第一和第二差分輸出對溫度的敏感度與N的自然對數(shù)成比例。
17.一種溫度傳感器，包括第一結(jié)裝置，用于在第一節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第一電壓，其對溫度具有敏感度； 比例電阻器，其連接在所述第一節(jié)點(diǎn)和第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間； 第一電流源裝置，其根據(jù)一偏壓輸出第一電流到所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)； 第二結(jié)裝置，用于在第二節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生第二電壓，其對溫度具有敏感度； 第二電流源裝置，其根據(jù)所述偏壓輸出第二電流到所述第二節(jié)點(diǎn)； 誤差放大器裝置，用于比較所述第一感應(yīng)節(jié)點(diǎn)和所述第二節(jié)點(diǎn)以產(chǎn)生所述偏壓； 第三電流源裝置，其根據(jù)所述偏壓輸出第三電流； 第一電流沉裝置，用于吸入所述第三電流以產(chǎn)生第二偏壓，其調(diào)整所述第一電流沉以吸入所述第三電流； 第二電流沉裝置，其接收所述第二偏壓，用于產(chǎn)生第二吸入電流，其從一倍增節(jié)點(diǎn)吸A ； 倍增電阻器，其連接在所述倍增節(jié)點(diǎn)和一輸出之間； 放大器裝置，其接收所述倍增節(jié)點(diǎn)和一參考電壓，根據(jù)所述參考電壓和所述倍增節(jié)點(diǎn)上電壓之間的電壓差，而驅(qū)動所述輸出； 其中所述輸出表示一溫度，并具有溫度敏感度，其與一比值成比例，所述比值是所述倍增電阻器的電阻值對所述比例電阻器的電阻值的比值。
18.如權(quán)利要求17所述的溫度傳感器，其中所述第一結(jié)裝置產(chǎn)生的電流比所述第二結(jié)裝置產(chǎn)生的電流大N倍，其中N大于O ; 其中所述第一電流源裝置比所述第二電流源裝置大N倍； 其中所述輸出對溫度的敏感度與N的自然對數(shù)成比例。
19.如權(quán)利要求17所述的溫度傳感器，其中所述第二電流沉裝置比所述第一電流沉裝置大M倍，其中M是一鏡像因子，至少等于I ;其中所述輸出對溫度的敏感度與M成比例。
20.如權(quán)利要求19所述的溫度傳感器，其中所述放大器裝置還包括一裝置，其驅(qū)動所述輸出到一直流偏壓，所述直流偏壓由所述參考電壓確定，與由所述倍增電阻器和所述比例電阻器的電阻值之比值確定的溫度敏感度無關(guān)；因此直流偏壓可以獨(dú)立確定，與溫度敏感度無關(guān)。
全文摘要
一種片上溫度傳感器電路，其可以使用橫向PNP晶體管以標(biāo)準(zhǔn)的CMOS過程實(shí)施。由于飽和電流，一對晶體管的集電極電流對電壓具有敏感度。比例電阻器連接到一個晶體管的發(fā)射極，其電壓與另一個晶體管的發(fā)射極電壓由一個誤差放大器進(jìn)行比較，而產(chǎn)生一偏壓到電流源，其與絕對溫度成比例，因為飽和電流敏感度被減去了。該電流被鏡像以從輸出經(jīng)過倍增電阻器而吸入電流。連接該倍增電阻器的放大器比較一參考電壓，以設(shè)定直流偏壓，其與溫度敏感度無關(guān)。溫度敏感度與倍增電阻器和比例電阻器電阻值的比值再乘以一個鏡像因子成比例。也提供了差分輸出。
文檔編號G01K7/01GK102778304SQ201210195699
公開日2012年11月14日 申請日期2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者潘良齡, 王俊輝, 鄺國權(quán), 陳錦鴻 申請人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司