电阻型温度传感芯片的校准电路和校准方法技术

本发明专利技术公开了一种电阻型温度传感芯片的校准电路及校准方法，所述电阻型温度传感芯片包括芯片电路，使得所述电阻型温度传感芯片在每一温度下的输出与所述电阻型温度传感芯片中的感测电阻的电阻值成线性关系；所述校准电路包括比较单元、控制信号产生单元、调节单元；所述比较单元用于接收所述电阻型温度传感芯片在温度T下的输出以及目标参考值，将两者进行比较，输出比较结果；所述控制信号产生单元用于根据所述比较单元输出的比较结果产生控制信号；所述调节单元用于根据所述控制信号调节电阻型温度传感芯片的输出。本发明专利技术的校准电路及方法，实现了对芯片内部电路的实际校准，将芯片输出校准在一定范围内，降低了对后续处理芯片的设计要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
本专利技术涉及电阻型温度传感芯片，特别是涉及一种电阻型温度传感芯片的校准电 路和校准方法。 【
技术介绍
】 温度是最普遍的环境变量，温度传感器在很多场合都是非常重要的。温度传感芯 片具备能用标准CMOS工艺制造、易于集成、功耗低、体积小等特性，被广泛地应用于各种领 域，如消费电子、可穿戴式设备、无线射频识别标签等。 温度传感芯片包括三极管型温度传感芯片和电阻型温度传感芯片等。三极管型温 度传感芯片是利用三极管结电压的温度特性来进行设计。由于需要高电源电压以使三极管 正常工作，此类三极管型温度传感芯片已不适合不断发展的深亚微米CMOS工艺。因为CMOS 工艺中的片上电阻在宽温度范围内具备很好的温度线性度，所以电阻型温度传感芯片正成 为温度传感芯片的主流。 电阻型温度传感芯片中，每一个温度下的输出通常正比于该温度下感测电阻的阻 值，由于电阻阻值的相关温度参数会随工艺偏差而变化，导致芯片输出会偏离预期值，因此 在实际使用中需要涉及电阻型温度传感芯片的校准。现有的电阻型温度传感芯片的校准， 大多采用片外两点或者三点来校准。如图1所示，校准系统包括温度测量仪器，温度校准系 统，温度测量仪器通过其探头采集待校准芯片的工作环境温度数据，温度校准系统用于采 集待校准芯片的对应于工作环境温度下的输出数据。在采集到至少两个温度点下对应的芯 片输出数据后，可以拟合得到一条直线，该直线反应了待校准芯片的输出与温度的一一对 应关系。后续使用该芯片时，测量其输出数据，比照对应关系直线，从而测得实际温度。在 通常的应用情况下，温度传感芯片的输出会传给后续芯片进行处理，当温度芯片的输出极 大地偏离预期值时，要求后续处理芯片具备大的可接受输入范围，即增加了后续处理芯片 的设计难度。 【
技术实现思路
】 本专利技术所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种电阻型温度 传感芯片的校准电路和校准方法，实现了对芯片的内部电路的实际校准，既将芯片输出校 准在一定范围内，也降低了对后续处理芯片的设计要求。 本专利技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决： 电阻型温度传感芯片的校准电路，所述电阻型温度传感芯片包括芯片电路，使得 所述电阻型温度传感芯片在每一温度下的输出与所述电阻型温度传感芯片中的感测电阻 的电阻值成线性关系；所述校准电路用于对待校准的电阻型温度传感芯片的输出进行校 准；所述校准电路包括比较单元、控制信号产生单元、调节单元；所述比较单元用于接收所 述电阻型温度传感芯片在温度T下的输出以及目标参考值，将两者进行比较，输出比较结 果；其中，所述T在23~27°C，所述目标参考值为所述电阻型温度传感芯片在25°C下的预 期输出值；所述控制信号产生单元用于根据所述比较单元输出的比较结果产生控制信号； 所述调节单元用于根据所述控制信号调节所述感测电阻的电阻值的大小，或者调节所述感 测电阻上流过的电流镜像比值，进而调节所述电阻型温度传感芯片的输出。 电阻型温度传感芯片的校准方法，所述电阻型温度传感芯片包括芯片电路，使得 所述电阻型温度传感芯片在每一温度下的输出与所述电阻型温度传感芯片中的感测电阻 的电阻值成线性关系；对待校准的电阻型温度传感芯片的输出进行校准；包括以下步骤： 1)将所述电阻型温度传感芯片在温度T下的输出与目标参考值进行比较，得到比较结果； 其中，所述T在23~27°C;所述目标参考值为所述电阻型温度传感芯片在25°C下的预期输 出值；2)根据所述比较结果产生控制信号；3)根据所述控制信号调节所述感测电阻的电阻 值的大小，或者调节所述感测电阻上流过的电流镜像比值，进而调节所述电阻型温度传感 芯片的输出。 本专利技术与现有技术对比的有益效果是： 本专利技术的电阻型温度传感芯片的校准电路及校准方法，通比较单元、控制信号产 生单元以及调节单元的设置，通过反馈调节，使温度传感芯片在25摄氏度下的输出最终调 节到目标参考值。整个调节过程实现了真正意义的校准调节，改变了温度传感芯片中感测 电阻的电阻值的大小或者是其上流过的电流镜像比值，最终调节芯片的输出为目标值，而 不再是以往只是获取芯片输出值与实际温度值的对应关系表，没有对存在偏差的内部芯片 电路进行实际校准，本专利技术则实现了对内部芯片电路的实际校准，将芯片输出校准在一定 范围内，从而既是对电阻型温度传感芯片的一种校准，同时也降低了对与温度传感芯片配 合使用的后续处理芯片的设计要求。 【【附图说明】】图1是现有技术中温度传感芯片的校准系统的结构示意图； 图2是本专利技术【具体实施方式】的校准电路的结构示意图； 图3是本专利技术【具体实施方式】的校准电路所校准的温度传感芯片的芯片电路的一 种优选结构示意图； 图4是本专利技术【具体实施方式】的校准电路中的比较单元的结构示意图； 图5是本专利技术【具体实施方式】的校准电路中的控制信号产生单元的结构示意图； 图6a是本专利技术【具体实施方式】的温度传感芯片中的感测电阻不经过校准调整时与 外部电路的连接示意图； 图6b是本专利技术【具体实施方式】的温度传感芯片中的感测电阻增加校准调整后与外 部电路的连接示意图。 【【具体实施方式】】 下面结合【具体实施方式】并对照附图对本专利技术做进一步详细说明。 电阻型温度传感芯片中的感测电阻的温度特性可以近似表达为： R(T) = R0 (I+TC (T-T0)) (1) 其中，R(T)表示不同温度下感测电阻的电阻值，R0为25°C时感测电阻的电阻值， Ttl为25°C，TC为电阻温度系数，T表示环境温度。对每个制作完成的电阻而言，电阻阻值R。 和温度系数TC是常数，可以说电阻具备很好的线性度。 当感测电阻应用于温度传感芯片中时，通常会设计一些芯片电路，使得芯片电路 的输出与感测电阻的电阻值R(T)呈现一定映射关系，例如设计的某些芯片电路，使得电阻 型温度传感芯片在每一温度下的输出与所述电阻型温度传感芯片中的感测电阻的电阻值 R(T)成线性关系，即D(T) =AR(T)+B，其中，D(T)表示芯片在温度T下的输出，A、B分别为 常数，由设计的芯片电路的参数决定。这样，通过输出与感测电阻电阻值的关系，以及感测 电阻电阻值与温度的温度特性关系式，即可通过温度传感芯片的输出得到芯片所在的环境 温度值。 当芯片在制作过程中工艺发生偏差时，芯片中的电路参数会偏离预期值，如感测 电阻的电阻阻值、电流镜像比值、电阻温度系数或者芯片电路的电路参数等。例如，在不同 的工艺下，电阻阻值R tl的变化幅度会达到20%左右，这将直接导致公式（1)中RC1极大地偏 离预期数值，进而导致芯片的输出极大地偏离预期值，无法准确反映环境温度值。通常的解 决办法是在片外两个或三个已知温度下进行校准，以得到温度传感芯片实际的输出特性。 尽管现有校准方式能实现高准确度，但是其校准过程费时费力，更主要的是，现有校准方式 只是得到实际输出与温度之间的对应关系，并不对输出进行校准，其输出仍然极大地偏离 预期值，也就增加了后续处理芯片的设计难度。本专利技术则是设置电路，通过电路对感测电阻 的阻值进行自动补偿或者对感测电阻上流过的电流镜像比值等参数进行自动调节，使得芯 片在25°C下最终的输出（A RQ+B)为预期值，以解决由于工艺偏差而带来的芯片输出极大地 本文档来自技高网...

【技术保护点】
电阻型温度传感芯片的校准电路，所述电阻型温度传感芯片包括芯片电路，使得所述电阻型温度传感芯片在每一温度下的输出与所述电阻型温度传感芯片中的感测电阻的电阻值成线性关系；其特征在于：所述校准电路用于对待校准的电阻型温度传感芯片的输出进行校准；所述校准电路包括比较单元、控制信号产生单元、调节单元；所述比较单元用于接收所述电阻型温度传感芯片在温度T下的输出以及目标参考值，将两者进行比较，输出比较结果；其中，所述T在23～27℃，所述目标参考值为所述电阻型温度传感芯片在25℃下的预期输出值；所述控制信号产生单元用于根据所述比较单元输出的比较结果产生控制信号；所述调节单元用于根据所述控制信号调节所述感测电阻的电阻值的大小，或者调节所述感测电阻上流过的电流镜像比值，进而调节所述电阻型温度传感芯片的输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐仙，李福乐，张春，王志华，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44