溫度測量電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種溫度測量電路，包括溫度感應(yīng)電路，其輸出表征溫度變化的第一和第二電壓，所述溫度感應(yīng)電路包括：偏置電流源，其包括分別輸出第一和第二電流的第一和第二輸出端；第一和第二MOS管，均配置為柵極和漏極相連接且接地，所述第一MOS管的源極接所述第一輸出端，所述第二MOS管的源極接所述第二輸出端，其中，所述第一電壓為所述第一和第二MOS管的柵源電壓的差值，所述第二電壓為所述第一或第二MOS管的柵源電壓。本實用新型的溫度測量電路適用于片上集成，且具有低功耗高精度的特點，可應(yīng)用于低電源電壓的芯片電路系統(tǒng)。
【專利說明】溫度測量電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種溫度測量電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療器件和高精度電子器件的市場發(fā)展，對溫度測量方案提出了 低功耗、高精度、易集成的要求。為得到精確的溫度值，常用的方案是使用高精密測溫儀器， 但這種方法不易集成，僅適用于實驗室測量等場合，不能夠適用于利用RFID標簽采集環(huán)境 溫度等新興領(lǐng)域。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)，例如專利文獻CN102435336A中，公開了適用于片上集成的溫度測量電 路，均是利用常規(guī)的感溫元件三極管進行溫度測量，但其要求的電源電壓較高，不利用系統(tǒng) 功耗。另外，現(xiàn)有技術(shù)中溫度測量電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換精度太低，不能滿足目前市場的需求。 實用新型內(nèi)容
[0004] 為此，本實用新型提供了一種溫度測量電路，包括溫度感應(yīng)電路，其輸出表征溫度 變化的第一和第二電壓，所述溫度感應(yīng)電路包括：偏置電流源，其包括分別輸出第一和第二 電流的第一和第二輸出端；第一和第二MOS管，均配置為柵極和漏極相連接且接地，所述第 一 MOS管的源極接所述第一輸出端，所述第二MOS管的源極接所述第二輸出端，其中，所述 第一電壓為所述第一或第二MOS管的柵源電壓，所述第二電壓為所述第一和第二MOS管的 柵源電壓的差值。
[0005] 進一步地，所述溫度測量電路還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于將表示所述第一電壓和 第二電壓的比值的模擬量轉(zhuǎn)化為比特流，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括SAR ADC和Sigma-Delta 調(diào)制器，其中，所述SAR ADC轉(zhuǎn)化所述模擬量的整數(shù)部分，所述Sigma-Delta調(diào)制器轉(zhuǎn)化所 述模擬量的小數(shù)部分。
[0006] 進一步地，所述溫度測量電路還包括數(shù)字處理電路，對所述比特流進行濾波和抽 取處理以得到所測量的溫度值并存儲該溫度值。
[0007] 優(yōu)選地，所述第一和第二MOS管均為PMOS管。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一電流為所述第二電流的5?10倍。
[0009] 優(yōu)選地，所述數(shù)字處理電路包括Sinc3數(shù)字濾波器以進行所述濾波和抽取處理。
[0010] 本實用新型的溫度測量電路適用于片上集成，并且利用二極管連接型MOS管的特 性產(chǎn)生與溫度相關(guān)的電壓信號，其具有低功耗的特點，可應(yīng)用于低電源電壓的芯片電路系 統(tǒng)；利用SAR ADC與Sigma-Delta調(diào)制器相結(jié)合進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，使其能夠達到目前市場需求 水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型的溫度測量電路的組成框圖；
[0012] 圖2為本實用新型的溫度測量電路的一個實施方式的示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型的溫度測量電路作進一步的詳細描 述，但不作為對本實用新型的限定。
[0014] 參照圖1，為本實用新型的溫度測量電路的組成框圖。在該架構(gòu)中，溫度測量電路 包括溫度感應(yīng)電路100、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路200和數(shù)字處理電路300。
[0015] 其中，溫度感應(yīng)電路100用于輸出表征溫度變化的第一電壓V1和第二電壓V 2。該 溫度感應(yīng)電路100包括偏置電流源110,其具有輸出第一電流I1的第一輸出端，和輸出第二 電流I2的第二輸出端。溫度感應(yīng)電路100還包括第一 MOS管M1和第二MOS管M2，均配置為 二極管連接型，即兩個MOS管M1和M2的柵極和漏極相連接且接地，并且，第一 MOS管M1的 源極接第一輸出端，即接收第一電流I1，第二MOS管M2的源極接第二輸出端，即接收第二電 流I2。溫度感應(yīng)電路100輸出的第一電壓V1為第一 MOS管M1的柵源電壓Vesi或第二MOS 管M2的柵源電壓Vffi2，其輸出的第二電壓V2為M1和M 2的柵源電壓的差值，即如圖2所示的 A VGS。
[0016] 如圖2所示，第一 MOS管M1和第二MOS管M2優(yōu)選為PMOS管，第一電流I1為第二電 流I2的111倍，優(yōu)選為5?10倍。由此，溫度感應(yīng)電路100用偏置在不同電流密度下的二極 管連接型的PMOS管，來感應(yīng)外界的溫度，可得到第一電壓V1，即負溫度系數(shù)電壓Vffi (Vffil或 Ves2)，通過改變第一電流I1和第二電流I2的電流比，可以調(diào)節(jié)第二電壓V 2，即正溫度系數(shù)電 壓AVffi，再通過后續(xù)電路就可以進行溫度測量。
[0017] 由于常溫下MOS管的柵源電壓Vffi約等于0. 3V，而常規(guī)的感溫元件三極管的基 極-發(fā)射極電壓Vbe約等于0. 7V，可見，MOS管的Vffi比三極管的Vbe低很多，因此其可以工 作在更低的電源電壓下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該溫度感應(yīng)電路100利用MOS管進行感溫，在簡 化電路設(shè)計的同時，降低了系統(tǒng)的功耗。同時，由于其可以工作在更低的電源電壓下，因此， 其應(yīng)用范圍更廣。
[0018] 由溫度感應(yīng)電路100輸出的第一電壓V1 (即負溫度系數(shù)電壓Ves)和第二電壓V2 (即 正溫度系數(shù)電壓A Vffi)得到所測量的溫度值的原理描述如下。由正溫度系數(shù)電壓A 和負 溫度系數(shù)電壓Ves，可組合成零溫度系數(shù)電壓Vref。而零溫度系數(shù)電壓Vref = Ves+c[ ? AVes， 其中，a為常數(shù)，取值14?18。
[0019] 然后，根據(jù)如下公式（1)可得到與溫度正相關(guān)的系數(shù)r :

【權(quán)利要求】
1. 一種溫度測量電路，包括溫度感應(yīng)電路，其輸出表征溫度變化的第一和第二電壓，所 述溫度感應(yīng)電路包括： 偏置電流源，其包括分別輸出第一和第二電流的第一和第二輸出端； 第一和第二MOS管，均配置為柵極和漏極相連接且接地，所述第一 MOS管的源極接所述 第一輸出端，所述第二MOS管的源極接所述第二輸出端，其中， 所述第一電壓為所述第一或第二MOS管的柵源電壓，所述第二電壓為所述第一和第二 MOS管的柵源電壓的差值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度測量電路，其特征在于，所述溫度測量電路還包括模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路，用于將表示所述第一電壓和第二電壓的比值的模擬量轉(zhuǎn)化為比特流，所述模數(shù) 轉(zhuǎn)換電路包括SAR ADC和Sigma-Delta調(diào)制器，其中，所述SAR ADC轉(zhuǎn)化所述模擬量的整數(shù) 部分，所述Sigma-Delta調(diào)制器轉(zhuǎn)化所述模擬量的小數(shù)部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度測量電路，其特征在于，所述溫度測量電路還包括數(shù)字 處理電路，對所述比特流進行濾波和抽取處理以得到所測量的溫度值并存儲該溫度值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度測量電路，其特征在于，所述第一和第二MOS管均為 PMOS 管。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度測量電路，其特征在于，所述第一電流為所述第二電流 的5?10倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的溫度測量電路，其特征在于，所述數(shù)字處理電路包括sin c3數(shù)字濾波器以進行所述濾波和抽取處理。
【文檔編號】G01K7/01GK204142381SQ201420638771
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】張輝, 李鵬, 吳艷輝 申請人:上海貝嶺股份有限公司