本發(fā)明涉及一種傳感芯片，特別提供一種正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的溫度傳感器一般采用熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關(guān)等器件，受到封裝體積的影響，不利于集成，不利于產(chǎn)品的小型化。另外傳統(tǒng)的單片集成的硅基溫度傳感器芯片，在生產(chǎn)的過程由于工藝漂移、封裝應(yīng)力等因素的影響，成品的溫度系數(shù)會有波動，產(chǎn)品的一致性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種成品一致性好、測量精確、高度集成的正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片，其將正溫度系數(shù)傳感電路和其補(bǔ)償電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等同時集成在一塊芯片上，同時終端應(yīng)用客戶可通過串行接口電路和存儲單元對芯片的正溫度系數(shù)進(jìn)行修調(diào)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片,包括正溫度系數(shù)傳感電路、補(bǔ)償電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時鐘電路、邏輯控制電路、串行接口電路和儲存單元；所述正溫度系數(shù)傳感電路為芯片的主體部分，其輸出電壓隨感應(yīng)溫度的上升而線性上升；所述補(bǔ)償電路與所述傳感電路連接，對正溫度系數(shù)感應(yīng)電路影響溫度感應(yīng)精度的因素進(jìn)行補(bǔ)償；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述正溫度系數(shù)感應(yīng)電路連接，將正溫度系數(shù)傳感電路的輸出進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變，提高輸出的抗噪聲能力；所述時鐘電路為芯片內(nèi)部提供時鐘信號，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和邏輯控制電路連接；所述邏輯控制電路為芯片內(nèi)部提供邏輯控制信號，輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和串行接口電路連接；所述串行接口電路輸入端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，作為芯片與外部信號的通訊接口，它將反映溫度信息的傳感量進(jìn)行輸出；所述存儲單元輸入端與所述串行接口電路連接，客戶通過串行接口電路的兩個端口，將需要調(diào)整的溫度系數(shù)存儲于該單元，存儲單元輸出端與所述正溫度系數(shù)傳感電路連接，對正溫度系數(shù)傳感電路進(jìn)行修調(diào)，調(diào)整芯片的溫度系數(shù)。

進(jìn)一步，所述正溫度系數(shù)傳感電路包括電源、啟動電路、正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路和電壓跟隨電路i0；所述電源與所述啟動電路和正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，用于供電；所述啟動電路包括第一p型場效應(yīng)管mp1、第二p型場效應(yīng)管mp2、第一n型場效應(yīng)mn1、第二n型場效應(yīng)管mn2和二極管d1，與所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，在電源電壓上電初始時，為正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路提供初始電流；所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路包括第三p型場效應(yīng)管mp3、第四p型場效應(yīng)管mp4、第五p型場效應(yīng)管mp5、第一三極管q1、第二三極管q2、電阻r1和修調(diào)電阻陣列rtrim；所述電壓跟隨電路i0與所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，用于增強(qiáng)驅(qū)動帶載能力。

進(jìn)一步，所述第一p型場效應(yīng)管mp1的漏極接電源，源極分別與所述二極管d1的正極和第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極相連，柵極與接地信號相連；所述第二p型場效應(yīng)管mp2的漏極接電源，源極與所述第二n型場效應(yīng)管mn2的漏極相連，柵極分別與所述第三p型場效應(yīng)管mp3的柵極和第四p型場效應(yīng)管mp4的柵極相連；所述第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極分別與所述第一p型場效應(yīng)管mp1的源極和二極管d1的正極相連，源極與接地信號相連，柵極與所述第二n型場效應(yīng)管mn2的柵極相連；所述第二n型場效應(yīng)管mn2的漏極與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的源極相連，源極與接地信號相連，柵極與所述第一n型場效應(yīng)管mn1的柵極相連，且漏極與柵極兩端直接相連，所述第一n型場效應(yīng)管mn1和第二n型場效應(yīng)管mn2構(gòu)成電流鏡的關(guān)系；所述二極管d1的正極分別與所述第一p型場效應(yīng)管mp1的源極和第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極相連，負(fù)極分別與所述第三p型場效應(yīng)管mp3的源極和第一三極管q1的集電極相連；所述第三p型場效應(yīng)管mp3的漏極接所述電源，源極分別與所述二極管d1的負(fù)極和第一三極管q1的集電極相連，柵極分別與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的柵極和第四p型場效應(yīng)管mp4的柵極相連；所述第四p型場效應(yīng)管mp4的漏極接所述電源，源極分別與所述第五p型場效應(yīng)管mp5的柵極和第二三極管q2的集電極相連，柵極分別與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的柵極和第三p型場效應(yīng)管mp3的柵極相連，且柵極和源極兩端直接相連，所述第二p型場效應(yīng)管mp2和第四p型場效應(yīng)管mp4構(gòu)成電流鏡的關(guān)系；所述第五p型場效應(yīng)管mp5的漏極接所述電源，源極分別與所述修調(diào)電阻陣列rtrim的一端和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，柵極分別與所述第四p型場效應(yīng)管mp4的源極和第二三極管q2的集電極相連；所述第一三極管q1的集電極和基極兩端直接相連，集電極分別與所述二極管d1的負(fù)極和第三p型場效應(yīng)管mp3的源極相連，基極與所述第二三極管q2的基極相連，發(fā)射極與接地信號相連；所述第二三極管q2的集電極分別與所述第四p型場效應(yīng)管mp4的源極和第五p型場效應(yīng)管mp5的柵極相連，基極與所述第一三極管q1的基極相連，發(fā)射極與所述電阻r1的一端相連；所述電阻r1的一端與所述第二三極管q2的發(fā)射極相連，另一端與接地信號相連；所述修調(diào)電阻陣列rtrim的一端分別與所述第五p型場效應(yīng)管mp5的源極和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，另一端與接地信號相連。

進(jìn)一步，所述電阻r1和修調(diào)電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴(yán)格匹配。

進(jìn)一步，所述正溫度系數(shù)溫度傳感電路的修調(diào)電阻陣列rtrim包括初始電阻rint、同類型匹配修調(diào)電阻r、2r、4r、8r、16r和開關(guān)k1、k2、k3、k4、k5，由所述修調(diào)電阻r、2r、4r、8r、16r與所述開關(guān)k1、k2、k3、k4、k5一一對應(yīng)串聯(lián)后，分別與所述初始電阻rint并聯(lián)而成。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為半導(dǎo)體正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片，將正溫度系數(shù)傳感電路和其補(bǔ)償電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等同時集成在一塊芯片上，同時終端應(yīng)用客戶可通過串行接口電路和存儲單元對芯片的正溫度系數(shù)進(jìn)行修調(diào)，實現(xiàn)成品一致性好、測量精確、高度集成的應(yīng)用特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片架構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明正溫度系數(shù)溫度傳感電路的電路圖；圖3為本發(fā)明修調(diào)電阻陣列的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實施方式。

如圖所示，一種正溫度系數(shù)可調(diào)溫度傳感芯片,包括正溫度系數(shù)傳感電路、補(bǔ)償電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、時鐘電路、邏輯控制電路、串行接口電路和儲存單元；所述正溫度系數(shù)傳感電路為芯片的主體部分，其輸出電壓隨感應(yīng)溫度的上升而線性上升；所述補(bǔ)償電路與所述傳感電路連接，對正溫度系數(shù)感應(yīng)電路的工藝漂移，電壓波動，內(nèi)部噪聲，封裝應(yīng)力等影響溫度感應(yīng)精度的因素進(jìn)行補(bǔ)償；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與所述正溫度系數(shù)感應(yīng)電路連接，將正溫度系數(shù)傳感電路的輸出進(jìn)行模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)變，提高輸出的抗噪聲能力；所述時鐘電路為芯片內(nèi)部提供時鐘信號，與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和邏輯控制電路連接；所述邏輯控制電路為芯片內(nèi)部提供邏輯控制信號，輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和串行接口電路連接；所述串行接口電路輸入端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，作為芯片與外部信號的通訊接口，它將反映溫度信息的傳感量進(jìn)行輸出；所述存儲單元輸入端與所述串行接口電路連接，客戶通過串行接口電路的兩個端口，將需要調(diào)整的溫度系數(shù)存儲于該單元，存儲單元輸出端與所述正溫度系數(shù)傳感電路連接，對正溫度系數(shù)傳感電路進(jìn)行修調(diào)，調(diào)整芯片的溫度系數(shù)。

所述正溫度系數(shù)傳感電路包括電源、啟動電路、正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路和電壓跟隨電路i0；所述電源與所述啟動電路和正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，用于供電；所述啟動電路包括第一p型場效應(yīng)管mp1、第二p型場效應(yīng)管mp2、第一n型場效應(yīng)mn1、第二n型場效應(yīng)管mn2和二極管d1，與所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，在電源電壓上電初始時，為正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路提供初始電流；所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路包括第三p型場效應(yīng)管mp3、第四p型場效應(yīng)管mp4、第五p型場效應(yīng)管mp5、第一三極管q1、第二三極管q2、電阻r1和修調(diào)電阻陣列rtrim；所述電壓跟隨電路i0與所述正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路相連，用于增強(qiáng)驅(qū)動帶載能力。

所述第一p型場效應(yīng)管mp1的漏極接電源，源極分別與所述二極管d1的正極和第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極相連，柵極與接地信號相連；所述第二p型場效應(yīng)管mp2的漏極接電源，源極與所述第二n型場效應(yīng)管mn2的漏極相連，柵極分別與所述第三p型場效應(yīng)管mp3的柵極和第四p型場效應(yīng)管mp4的柵極相連；所述第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極分別與所述第一p型場效應(yīng)管mp1的源極和二極管d1的正極相連，源極與接地信號相連，柵極與所述第二n型場效應(yīng)管mn2的柵極相連；所述第二n型場效應(yīng)管mn2的漏極與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的源極相連，源極與接地信號相連，柵極與所述第一n型場效應(yīng)管mn1的柵極相連，且漏極與柵極兩端直接相連，所述第一n型場效應(yīng)管mn1和第二n型場效應(yīng)管mn2構(gòu)成電流鏡的關(guān)系；所述二極管d1的正極分別與所述第一p型場效應(yīng)管mp1的源極和第一n型場效應(yīng)管mn1的漏極相連，負(fù)極分別與所述第三p型場效應(yīng)管mp3的源極和第一三極管q1的集電極相連；所述第三p型場效應(yīng)管mp3的漏極接所述電源，源極分別與所述二極管d1的負(fù)極和第一三極管q1的集電極相連，柵極分別與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的柵極和第四p型場效應(yīng)管mp4的柵極相連；所述第四p型場效應(yīng)管mp4的漏極接所述電源，源極分別與所述第五p型場效應(yīng)管mp5的柵極和第二三極管q2的集電極相連，柵極分別與所述第二p型場效應(yīng)管mp2的柵極和第三p型場效應(yīng)管mp3的柵極相連，且柵極和源極兩端直接相連，所述第二p型場效應(yīng)管mp2和第四p型場效應(yīng)管mp4構(gòu)成電流鏡的關(guān)系；所述第五p型場效應(yīng)管mp5的漏極接所述電源，源極分別與所述修調(diào)電阻陣列rtrim的一端和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，柵極分別與所述第四p型場效應(yīng)管mp4的源極和第二三極管q2的集電極相連；所述第一三極管q1的集電極和基極兩端直接相連，集電極分別與所述二極管d1的負(fù)極和第三p型場效應(yīng)管mp3的源極相連，基極與所述第二三極管q2的基極相連，發(fā)射極與接地信號相連；所述第二三極管q2的集電極分別與所述第四p型場效應(yīng)管mp4的源極和第五p型場效應(yīng)管mp5的柵極相連，基極與所述第一三極管q1的基極相連，發(fā)射極與所述電阻r1的一端相連；所述電阻r1的一端與所述第二三極管q2的發(fā)射極相連，另一端與接地信號相連；所述修調(diào)電阻陣列rtrim的一端分別與所述第五p型場效應(yīng)管mp5的源極和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，另一端與接地信號相連。

所述電阻r1和修調(diào)電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴(yán)格匹配。

所述正溫度系數(shù)溫度傳感電路的修調(diào)電阻陣列rtrim包括初始電阻rint、同類型匹配修調(diào)電阻r、2r、4r、8r、16r和開關(guān)k1、k2、k3、k4、k5，由所述修調(diào)電阻r、2r、4r、8r、16r與所述開關(guān)k1、k2、k3、k4、k5一一對應(yīng)串聯(lián)后，分別與所述初始電阻rint并聯(lián)而成。

正溫度系數(shù)傳感電路的啟動過程：第一p型場效應(yīng)管mp1和二極管d1在電源電壓vdd上電初始時，為第一三極管q1提供初始電流，當(dāng)電源電壓vdd上電過程結(jié)束后，第四p型場效應(yīng)管mp4提供穩(wěn)定的偏置電流，第二p型場效應(yīng)管mp2和第四p型場效應(yīng)管mp4構(gòu)成電流鏡的關(guān)系，第一n型場效應(yīng)管mn1和第二n型場效應(yīng)管mn2也構(gòu)成電流鏡的關(guān)系，由于p型場效應(yīng)管的寬長比遠(yuǎn)小于n型場效應(yīng)管的寬長比，因此第一n場效應(yīng)管mn1的漏端電位即二極管d1的陽極電位被拉低到接近gnd的電平，二極管截止，所以啟動電路脫離正溫度系數(shù)溫度傳感電路的主體電路，即正溫度系數(shù)電壓產(chǎn)生電路部分，從而完成該電路的啟動過程。

在正溫度系數(shù)傳感電路的主體電路中，第四p型場效應(yīng)管mp4的電流由以下式子決定：

式中，vbeq11和vbeq12分別為第一三極管q1和第二三極管q2基極與發(fā)射極正向?qū)妷海籿t為熱電壓，物理量；ic1和ic2分別為第一三極管q1和第二三極管q2的集電極電流，本例中ic1＝ic2；is1和is2為第一三極管q1和第二三極管q2的集電極飽和電流，該物理量跟三極管的基極-發(fā)射極結(jié)面積有關(guān)，本例中設(shè)定第二三極管q2的基極-發(fā)射極結(jié)面積為第一三極管q1的n倍，即is2＝n*is1。式(1)可以簡化為：

第四p型場效應(yīng)管mp4和第五p型場效應(yīng)管mp5構(gòu)成電流鏡，因此兩者的漏端電流成比例關(guān)系：

id(mp5)＝m*id(mp4)………………………………………………(3)

電壓跟隨電路i0的正負(fù)輸入端均為p型場效應(yīng)管制作，其輸入輸出電流近似為零，因此流經(jīng)修調(diào)電阻陣列rtrim的電流即為第五p型場效應(yīng)管mp5漏端的電流。電壓跟隨電路i0的正輸入端的電壓為：

該電壓通過電壓跟隨電路i0的輸出，增強(qiáng)其驅(qū)動帶載能力：

其中，電阻r1和修調(diào)電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴(yán)格匹配，其溫度系數(shù)相互抵消，vt為正溫度系數(shù)電壓，因此最終電路的輸出vout為正溫度系數(shù)。

修調(diào)電阻陣列rtrim如圖3所示，k1-k5為開關(guān)信號，h代表高電平，表示開關(guān)導(dǎo)通，l代表低電平，表示開關(guān)斷開，rint為初始電阻，r、2r、4r、8r、16r為阻值2倍遞增同類型匹配修調(diào)電阻，因此修調(diào)電阻陣列rtrim的總電阻為：

rtrim＝rint+k1*r+k2*2r+k3*4r+k4*8r+k5*16r……………(10)

整個電路為微功耗設(shè)計，消耗的電流在芯片產(chǎn)生的溫升可忽略，減小了自身電路對溫度傳感電路溫度測試的影響，提高了溫度測試的精度。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。