一种片上温度传感器及确定温度的方法技术

本发明专利技术实施例提供一种片上温度传感器及确定温度的方法，用以解决现有技术中存在的通过目前的温度传感器测量得到的温度的精度不高的问题。本发明专利技术的片上温度传感器包括：电压生成单元，电压比值读取单元和温度计算单元；电压生成单元，用于在输入系统使能信号后，向电压比值读取单元输出第一电压和第二电压，其中随温度变化，第一电压和第二电压也会发生变化，且在同一温度输出的第一电压和第二电压的电压值不同；电压比值读取单元，用于根据输入的第一电压和第二电压确定电压比值，并向温度计算单元输出电压比值；温度计算单元，用于根据输入的电压比值，确定温度数值。采用本发明专利技术的片上温度传感器能够使得确定出的温度数值精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器
，特别涉及一种片上温度传感器及确定温度的方法。
技术介绍
温度传感器电路是使用非常广泛的一种电路，目前，在芯片内集成的温度传感器主要分为两大类：基于MOS(Mosfet，场效应管)管阈值电压的温度传感器和基于BJT温度特性的温度传感器。基于MOS管阈值电压的温度传感器，由于容易受到制造工艺波动的影响，使得该种温度传感器测量得到的温度的精度不高。基于VBE的负温度特性(CTAT，Complementary to Absolute Temperature，与绝对温度互补)的温度传感器，由于容易受到制造工艺的影响，以及器件本身特性的影响，使得该种温度传感器测量得到的温度的精度也不高。基于ΔVBE的正温度特性(PTAT，Proportional to Absolute Temperature，与绝对温度成正比)的温度传感器，在原理上可以实现温度传感器测量得到的温度达到高精度的要求，但是在实际设计过程中，由于ΔVBE的信号变化范围很小，需要后续配合高精度的读出电路才能达到测量得到的温度达到高精度的要求，并且高精度的读出电路是难以实现的，因而实际上该种温度传感器测量得到的温度的精度也不高。另一种温度传感器利用电路本身的特性读出一个ΔVBE/Vref的比值，而非ΔVBE本身，其中Vref必须是一个与温度无关或相对ΔVBE而言可忽略温度特性的变量。传统上，Vref是利用电路将一个PTAT的电学变量和一个CTAT的电
学变量通过采用不同的系数进行放大后相加得到的一个变量，并且Vref是通过抵消掉温度特性的变化而得到的一个变量，由于模拟电路在产生Vref的过程中，会因为电路本身的一致性、噪声等因素的影响从而降低了可实现的精度；同样模拟电路在产生ΔVBE的过程中，需要实现Vbe1-Vbe2的运算，这个运算过程也会带来精度的损失；该种温度传感器测量得到的温度的精度也不高。综上所述，通过目前的温度传感器测量得到的温度的精度不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种片上温度传感器及确定温度的方法，用以解决现有技术中存在的通过目前的温度传感器测量得到的温度的精度不高的问题。本专利技术实施例提供一种片上温度传感器，包括：电压生成单元，电压比值读取单元和温度计算单元；所述电压生成单元，用于在输入系统使能信号后，向所述电压比值读取单元输出所述第一电压和所述第二电压，其中随温度变化，所述第一电压和所述第二电压也会发生变化，且在同一温度输出的所述第一电压和所述第二电压的电压值不同；所述电压比值读取单元，用于根据输入的所述第一电压和所述第二电压确定电压比值，并向所述温度计算单元输出所述电压比值；所述温度计算单元，用于根据输入的所述电压比值，确定温度数值。由于本专利技术实施例只需要通过模拟电路生成一个电压比值，后续的根据该电压比值确定温度数值是通过数字电路或软件模块来实现，使得确定出的温度数值精度较高。较佳地，所述电压生成单元具体用于：通过将第一电流输入到所述电压生成单元中的第一晶体管中，生成所述第一电压；通过将第二电流输入到所述电压生成单元中的第二晶体管中，生成所述第
二电压；其中所述第一电流和所述第二电流具有同样的温度特性。较佳地，所述第一电流和所述第二电流具有与绝对温度成正比PTAT温度特性。由于本专利技术实施例将具有PTAT温度特性的电流输入到晶体管中，提高了所生成的电压的线性度。较佳地，所述电压比值读取单元包括第一电压频率变换单元、第二电压频率变换单元、第一计数器、第二计数器和控制单元；所述第一电压频率变换单元，用于在输入所述第一电压后，将所述第一电压转换成第一脉冲信号，并向所述第一计数器输出；所述第一计数器，用于在输入所述第一脉冲信号后，进行计数得到第一计数值，并向所述控制单元输出；所述第二电压频率变换单元，用于在输入所述第二电压后，将所述第二电压转换成第二脉冲信号，并向所述第二计数器输出；所述第二计数器，用于在输入所述第二脉冲信号后，进行计数得到第二计数值，并向所述控制单元输出；所述控制单元，用于在输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，根据当前输入的第一计数值和当前输入的第二计数值确定电压比值。由于本专利技术实施例通过将由电压转换成的脉冲信号进行计数，并在到达设定计数数值时根据计数值确定电压比值，使得生成电压比值的模拟电路的电路设计较简单。较佳地，所述控制单元还用于：在输入所述第一计数值后，且输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；或在根据当前的第一计数值和当前的第二计数值确定电压比值后，将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；或在输入系统使能信号后，将重置信号输出给所述第
一计数器和所述第二计数器；所述第一计数器还用于：在输入重置信号后，重置所述第一计数值；所述第二计数器还用于：在输入重置信号后，重置所述第二计数值。由于本专利技术实施例控制单元会对计数器中的计数值进行重置操作，保证了后续的根据计数值确定的电压比值的有效性。较佳地，所述第一计数器还用于：在输入系统使能信号后，重置所述第一计数值；所述第二计数器还用于：在输入系统使能信号后，重置所述第二计数值。由于本专利技术实施例计数器会对计数器中的计数值进行重置操作，保证了后续的根据计数值确定的电压比值的有效性。本专利技术实施例提供一种确定温度的方法，包括：电压生成单元在输入系统使能信号后，向电压比值读取单元输出第一电压和第二电压，其中随温度变化，所述第一电压和所述第二电压也会发生变化，且在同一温度输出的所述第一电压和所述第二电压的电压值不同；所述电压比值读取单元根据输入的所述第一电压和所述第二电压确定电压比值，并向温度计算单元输出所述电压比值；所述温度计算单元根据输入的所述电压比值，确定温度数值。较佳地，所述电压生成单元在输入系统使能信号后，向电压比值读取单元输出第一电压和第二电压之前，还包括：通过将第一电流输入到所述电压生成单元中的第一晶体管中，生成所述第一电压；通过将第二电流输入到所述电压生成单元中的第二晶体管中，生成所述第二电压；其中所述第一电流和所述第二电流具有同样的温度特性。较佳地，所述第一电流和所述第二电流具有与绝对温度成正比PTAT温度特性。较佳地，所述电压比值读取单元根据输入的所述第一电压和所述第二电压确定电压比值，包括：所述电压比值读取单元中的第一电压频率变换单元在输入所述第一电压后，将所述第一电压转换成第一脉冲信号，并向所述电压比值读取单元中的第一计数器输出；在输入所述第一脉冲信号后，所述第一计数器进行计数得到第一计数值，并向所述电压比值读取单元中的控制单元输出；所述电压比值读取单元中的第二电压频率变换单元在输入所述第二电压后，将所述第二电压转换成第二脉冲信号，并向所述电压比值读取单元中的第二计数器输出；在输入所述第二脉冲信号后，所述第二计数器进行计数得到第二计数值，并向所述控制单元输出；所述控制单元在输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，根据当前输入的第一计数值和当前输入的第二计数值确定电压比值。较佳地，该方法还包括：在输入所述第一计数值后，且输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，所述控制单元将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；或在根据当前的第一计数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片上温度传感器，其特征在于，该片上温度传感器包括：电压生成单元，电压比值读取单元和温度计算单元；所述电压生成单元，用于在输入系统使能信号后，向所述电压比值读取单元输出所述第一电压和所述第二电压，其中随温度变化，所述第一电压和所述第二电压也会发生变化，且在同一温度输出的所述第一电压和所述第二电压的电压值不同；所述电压比值读取单元，用于根据输入的所述第一电压和所述第二电压确定电压比值，并向所述温度计算单元输出所述电压比值；所述温度计算单元，用于根据输入的所述电压比值，确定温度数值。

【技术特征摘要】
1.一种片上温度传感器，其特征在于，该片上温度传感器包括：电压生成单元，电压比值读取单元和温度计算单元；所述电压生成单元，用于在输入系统使能信号后，向所述电压比值读取单元输出所述第一电压和所述第二电压，其中随温度变化，所述第一电压和所述第二电压也会发生变化，且在同一温度输出的所述第一电压和所述第二电压的电压值不同；所述电压比值读取单元，用于根据输入的所述第一电压和所述第二电压确定电压比值，并向所述温度计算单元输出所述电压比值；所述温度计算单元，用于根据输入的所述电压比值，确定温度数值。2.如权利要求1所述的片上温度传感器，其特征在于，所述电压生成单元具体用于：通过将第一电流输入到所述电压生成单元中的第一晶体管中，生成所述第一电压；通过将第二电流输入到所述电压生成单元中的第二晶体管中，生成所述第二电压；其中所述第一电流和所述第二电流具有同样的温度特性。3.如权利要求2所述的片上温度传感器，其特征在于，所述第一电流和所述第二电流具有与绝对温度成正比PTAT温度特性。4.如权利要求1所述的片上温度传感器，其特征在于，所述电压比值读取单元包括第一电压频率变换单元、第二电压频率变换单元、第一计数器、第二计数器和控制单元；所述第一电压频率变换单元，用于在输入所述第一电压后，将所述第一电压转换成第一脉冲信号，并向所述第一计数器输出；所述第一计数器，用于在输入所述第一脉冲信号后，进行计数得到第一计数值，并向所述控制单元输出；所述第二电压频率变换单元，用于在输入所述第二电压后，将所述第二电压转换成第二脉冲信号，并向所述第二计数器输出；所述第二计数器，用于在输入所述第二脉冲信号后，进行计数得到第二计数值，并向所述控制单元输出；所述控制单元，用于在输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，根据当前输入的第一计数值和当前输入的第二计数值确定电压比值。5.如权利要求4所述的片上温度传感器，其特征在于，所述控制单元还用于：在输入所述第一计数值后，且输入的所述第一计数值达到设定计数数值时，将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；或在根据当前的第一计数值和当前的第二计数值确定电压比值后，将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；或在输入系统使能信号后，将重置信号输出给所述第一计数器和所述第二计数器；所述第一计数器还用于：在输入重置信号后，重置所述第一计数值；所述第二计数器还用于：在输入重置信号后，重置所述第二计数值。6.如权利要求4所述的片上温度传感器，其特征在于，所述第一计数器还用于：在输入系统使能信号后，重置所述第一计数值；所述第二计数器还用于：在输入系统使能信号后，重置所述第二计数值...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢俊杰，
申请(专利权)人：上海炬力集成电路设计有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31