一种带有斜率补偿的片上温度检测电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，包括温度检测电压发生器、参考电压发生器、数字电路和比较器；温度检测电压发生器包括第一带隙基准模块，第一带隙基准模块用于根据温度变化产生温度检测电压；参考电压发生器包括第二带隙基准模块和控制模块；第二带隙基准模块用于产生基准电压；控制模块用于输出预设大小的参考电压；比较器用于将温度检测电压与不同大小的参考电压进行对比；数字电路用于控制参考电压的大小。本实用新型专利技术提供的带有斜率补偿的片上温度检测电路由第二带隙基准模块提供参考电压，与温度检测电压比较，从而对参考电压进行了斜率补偿，减小了温度区间受PTAT电压斜率变化影响的问题，保证了温度检测精度。

An on-chip temperature detection circuit with slope compensation

The utility model discloses a temperature detection circuit with slope compensation, including a temperature detection voltage generator, a reference voltage generator, a digital circuit and a comparator. The temperature detection voltage generator includes the first band gap reference module, and the first band gap reference module is used to generate the temperature detection voltage according to the temperature change. The reference voltage generator includes the second band gap reference module and the control module; the second band gap reference module is used to generate the reference voltage; the control module is used to output the preset size reference voltage; the comparator is used to compare the temperature detection voltage to the reference voltage of different sizes; the digital circuit is used to control the reference voltage. Size\u3002 The on chip temperature detection circuit with slope compensation provided by the utility model provides a reference voltage by second bandgap reference modules, compared with the temperature detection voltage, thus the slope compensation of the reference voltage is carried out, and the temperature range is affected by the variation of the PTAT voltage slope, and the temperature detection precision is ensured.

【技术实现步骤摘要】
一种带有斜率补偿的片上温度检测电路
本技术涉及温度检测领域，尤其涉及一种带有斜率补偿的片上温度检测电路。
技术介绍
集成电路对温度变化十分敏感，不同温度下芯片的性能不同，过高的温度会导致芯片永久损坏。为了了解芯片所在环境和其内部的温度情况，需要温度检测电路，以进行相应的处理。但是，更多功能的增加会导致芯片面积和功耗的增加。因此，一个即简单易行又不失精确度的温度检测电路是研究的重点。最简单的电路是将温度电压与参考电压进行比较，超过阈值后关断电路。但随着集成电路复杂程度的增加，需要温度检测电路将温度信号转化为数字信号来控制其他模块。采用斩波技术和sigma-deltaADC的温度检测电路具有最高的精度，但是其面积较大，不适合作为片上辅助功能电路使用；而使用与温度成正比(PTAT)的振荡器，在不同温度下，产生不同频率的时钟信号，容易对其他电路产生影响，并增加系统杂散；使用亚阈值区MOS管产生PTAT电压的温度检测电路具有最小的面积和功耗，但是其线性度一般较差；采用PTAT电压、参考电压、比较器和数字电路的结构，具有适中的面积和精度，但其参考电压在通过数模转换器(DAC)改变时，温度补偿性能会变差。现有的采用PTAT电压、参考电压、比较器和数字电路的结构如图1所示，其中左侧电路为带隙基准源，Q1、Q2为两二极管连接形式匹配的BJT，Q1面积为Q2的n倍。利用在电流相同的情况下，结面积不同的PN结电压差与温度成正比的原理，在电阻R1上形成了一个与温度成正比(PTAT)的电流，并通过电流镜M1、M3放大M倍到电阻R2上，得到PTAT电压。晶体管基极-发射极电压差为：其中，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。M1与M2比例相同，OP输入端电压相等，因此：I1R1+VBE1＝VBE2，因此：将PTAT电流通过电流镜M1、M4放大N倍到电阻R3和晶体管Q3上，由于晶体管的电压降VBE为负温度系数，通过适当设置参数，可以得到一个不随温度变化的参考电压：其中M4为多个PMOS管并联，并由数字信号控制开关导通与关闭。可以看出，参考电压的斜率受M4管并联数目影响。N越大时，斜率越大；N越小时，斜率越小；预期输出的参考电压如图2所示。因此，在负温度系数电压VBE3保持不变时，不能保证参考电压的温度补偿特性，即不能保证温度检测精度。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，以解决现有温度检测电路温度检测精度不高的问题。本技术的目的采用如下技术方案实现：一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，包括温度检测电压发生器、参考电压发生器、数字电路和比较器；所述温度检测电压发生器包括第一带隙基准模块，所述第一带隙基准模块与所述比较器的第一输入端连接，所述第一带隙基准模块用于根据温度变化产生温度检测电压；所述参考电压发生器包括第二带隙基准模块和控制模块；所述控制模块的输入端与所述第二带隙基准模块连接，所述控制模块的输出端与所述比较器的第二输入端连接；所述第二带隙基准模块用于产生基准电压；所述控制模块用于输出预设大小的参考电压；所述比较器的输出端与所述数字电路连接，所述比较器用于将所述温度检测电压与不同大小的参考电压进行对比，并将对比结果输出到所述数字电路；所述数字电路用于控制所述控制模块的放大倍数以控制参考电压的大小。进一步地，所述第二带隙基准模块包括第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第一三极管、第二三极管、第一放大器、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第一PMOS晶体管的栅极和所述第二PMOS晶体管的栅极共连接至所述第一放大器的输出端；所述第一PMOS晶体管的源极和所述第二PMOS晶体管的源极共连接至电源VDD；所述第一PMOS晶体管的漏极串联所述第一电阻后连接至所述第一三极管的发射极，所述第一PMOS晶体管的漏极还串联所述第二电阻接地；所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极连接并接地；所述第一PMOS晶体管的漏极连接至所述第一放大器的第一输入端，所述第一放大器的第二输入端连接至所述第二PMOS晶体管的漏极；所述第二PMOS晶体管的漏极连接至所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极接地。进一步地，所述控制模块包括MOS管单元，所述MOS管单元的栅极连接至所述第一放大器的输出端；所述MOS管单元的源极连接至电源VDD；所述MOS管单元的漏极连接至所述比较器的第二输入端，所述MOS管单元的漏极还串联所述第三电阻接地。进一步地，所述MOS管单元包括N个并联的PMOS晶体管，所述数字电路通过控制所述并联的PMOS的导通数量以控制所述参考电压的大小，其中，N为大于1的自然数。进一步地，所述第一带隙基准模块包括第三PMOS晶体管、第四PMOS晶体管、第五PMOS晶体管、第三三极管、第四三极管、第二放大器、第四电阻及第五电阻；所述第三PMOS晶体管的栅极、所述第四PMOS晶体管的栅极和所述第五PMOS晶体管的栅极共连接至所述第二放大器的输出端；所述第三PMOS晶体管的源极、所述第四PMOS晶体管的源极和所述第五PMOS晶体管的源极共连接至电源VDD；所述第三PMOS晶体管的漏极串联所述第四电阻后连接至所述第三三极管的发射极，所述第三三极管的集电极接地，所述第三三极管的基极和第四三极管的基极连接并接地；所述第三PMOS晶体管的漏极连接至所述第二放大器的第一输入端，所述第二放大器的第二输入端连接至所述第四PMOS晶体管的漏极；所述第四PMOS晶体管的漏极连接至所述第四三极管的发射极，所述第四三极管的集电极接地；所述第五PMOS晶体管的漏极连接至所述比较器的第一输入端，所述第五PMOS晶体管的漏极还串联所述第五电阻接地。进一步地，所述第三三极管的PN结的结面积和所述第四三极管的PN结的结面积不同。进一步地，还包括芯片模式调节模块，所述数字电路根据所述比较器的对比结果输出温度码到所述芯片模式调节模块以控制待测芯片在不同温度下进入不同的工作模式。相比现有技术，本技术的有益效果在于：由第二带隙基准模块提供参考电压，与温度检测电压比较，从而对参考电压进行了斜率补偿，减小了温度区间受PTAT电压斜率变化影响的问题，保证了温度检测精度。附图说明图1为现有温度检测电路的电路图；图2为图1所示温度检测电路的预期输出电压示意图；图3为本技术实施例提供的带有斜率补偿的温度检测电路的模拟电路图；图4为本技术实施例提供的带有斜率补偿的温度检测电路的电路图；图5为图4所示电路的预期输出电压示意图。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。如图3所示，本技术实施例提供的带有斜率补偿的片上温度检测电路，包括温度检测电压发生器1、参考电压发生器2、数字电路3和比较器4；温度检测电压发生器1包括第一带隙基准模块11，第一带隙基准模块11与比较器4的第一输入端连接，第一带隙基准模块11用于根据温度变化产生温度检测电压；参考电压发生器2包括第二带隙基准模块21和控制模块22；控制模块22的输入端与第二带隙基准模块21连接，控制模块22的输出端与比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，其特征在于，包括温度检测电压发生器、参考电压发生器、数字电路和比较器；所述温度检测电压发生器包括第一带隙基准模块，所述第一带隙基准模块与所述比较器的第一输入端连接，所述第一带隙基准模块用于根据温度变化产生温度检测电压；所述参考电压发生器包括第二带隙基准模块和控制模块；所述控制模块的输入端与所述第二带隙基准模块连接，所述控制模块的输出端与所述比较器的第二输入端连接；所述第二带隙基准模块用于产生基准电压；所述控制模块用于输出预设大小的参考电压；所述比较器的输出端与所述数字电路连接，所述比较器用于将所述温度检测电压与不同大小的参考电压进行对比，并将对比结果输出到所述数字电路；所述数字电路用于根据对比结果控制所述控制模块的放大倍数以控制参考电压的大小。

【技术特征摘要】
1.一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，其特征在于，包括温度检测电压发生器、参考电压发生器、数字电路和比较器；所述温度检测电压发生器包括第一带隙基准模块，所述第一带隙基准模块与所述比较器的第一输入端连接，所述第一带隙基准模块用于根据温度变化产生温度检测电压；所述参考电压发生器包括第二带隙基准模块和控制模块；所述控制模块的输入端与所述第二带隙基准模块连接，所述控制模块的输出端与所述比较器的第二输入端连接；所述第二带隙基准模块用于产生基准电压；所述控制模块用于输出预设大小的参考电压；所述比较器的输出端与所述数字电路连接，所述比较器用于将所述温度检测电压与不同大小的参考电压进行对比，并将对比结果输出到所述数字电路；所述数字电路用于根据对比结果控制所述控制模块的放大倍数以控制参考电压的大小。2.根据权利要求1所述的带有斜率补偿的片上温度检测电路，其特征在，所述第二带隙基准模块包括第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第一三极管、第二三极管、第一放大器、第一电阻、第二电阻及第三电阻；所述第一PMOS晶体管的栅极和所述第二PMOS晶体管的栅极共连接至所述第一放大器的输出端；所述第一PMOS晶体管的源极和所述第二PMOS晶体管的源极共连接至电源VDD；所述第一PMOS晶体管的漏极串联所述第一电阻后连接至所述第一三极管的发射极，所述第一PMOS晶体管的漏极还串联所述第二电阻接地；所述第一三极管的集电极接地，所述第一三极管的基极和第二三极管的基极连接并接地；所述第一PMOS晶体管的漏极连接至所述第一放大器的第一输入端，所述第一放大器的第二输入端连接至所述第二PMOS晶体管的漏极；所述第二PMOS晶体管的漏极连接至所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极接地。3.根据权利要求2所述的带有斜率补偿的片上温度检测电路，其特征在于，所述控制模块包括MOS管单元，所述MOS管单元的栅极连接至所述第一放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝强宇，王日炎，何思远，周伶俐，贺黉胤，
申请(专利权)人：广州润芯信息技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44