一种基于电容数字转换器的温度传感器制造技术

本实用新型专利技术属于传感器技术领域，提供了一种基于电容数字转换器的温度传感器。所述温度传感器包括：用于根据温度变化量生成第一温度变化信号、第二温度变化信号以及第三温度变化信号的传感器前端电路；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号、所述第二温度变化信号以所述第三温度变化信号生成数字码的CDC读出电路；及与所述CDC读出电路连接，用于对所述数字码进行输出的数字处理电路；通过本实用新型专利技术可有效解决现有温度传感器中CDC读出电路的结构过于复杂，实用性低以及对温度检测误差较大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电容数字转换器的温度传感器
本技术属于传感器
，尤其涉及一种基于电容数字转换器的温度传感器。
技术介绍
随着现代电子技术的高速发展，各类电子产品也逐渐趋于便携化和小型化，基于现代CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺的温度传感器由于其强大的兼容性而得到了越来越广泛地应用；在相关现有技术中，CDC(Capacitance-to-Digital-Converter,电容数字转换器)读出电路将温度传感器电路所检测到的温度变化量转化为可识别的数字码，再将该数字码通过后续的数字处理即可直接得到外界环境的温度值，进而实现了对于环境温度的直接测量。因此，现有技术至少存在以下问题：现有的CDC读出电路结合了开关电容技术与过采样调制技术来读取温度信号，需要通过电流镜电路、振荡器电路以及计数电路对温度信号进行处理才能得到与温度成正比的计数值，整个温度检测过程操作过于繁琐，CDC读出电路结构过于复杂，电路实现难度较大，并且现有的温度传感器需要对温度信号进行校准后才能得到温度值，增大了温度检测误差。
技术实现思路
本技术提供一种基于电容数字转换器的温度传感器，旨在解决现有技术中CDC读出电路结构过于复杂、难于实现以及温度传感器具有较大的检测误差较大的问题。本技术第一方面提供一种基于电容数字转换器的温度传感器，包括：用于根据温度变化量生成第一温度变化信号、第二温度变化信号以及第三温度变化信号的传感器前端电路；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号、所述第二温度变化信号以所述第三温度变化信号生成数字码的CDC读出电路；及与所述CDC读出电路连接，用于对所述数字码进行输出的数字处理电路。进一步地，所述CDC读出电路包括：其信号输入端与所述传感器前端电路连接，用于消除偏移误差的开关电容模块；与所述开关电容模块的信号输出端连接，用于对所述开关电容模块生成的电压比值信号进行放大的跨导放大模块；及输入端与跨导放大模块连接，用于根据所述电压比值信号生成数字码的一位量化模块。进一步地，所述开关电容模块包括：与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号以及第一时钟信号生成第一充电电荷的第一电容积分单元；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号以及第二时钟信号生成第二充电电荷的第二电容积分单元；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第二温度变化信号、所述第三温度变化信号以及第三时钟信号调节所述第一充电电荷与所述第二充电电荷比值的电容反馈单元；以及第一MOS开关管，所述第一MOS开关管的漏极与所述第一电容积分单元、所述第二电容积分单元以及所述电容反馈单元连接，所述第一MOS开关管的栅极接第四时钟信号，所述第一MOS开关管的源极为所述开关电容模块信号输出端。进一步地，所述第一电容积分单元包括：第二MOS开关管、第三MOS开关管以及第一微调电容；所述第二MOS开关管的漏极与所述传感器前端电路连接，所述第二MOS开关管的源极以及所述第三MOS开关管的漏极与所述第一微调电容的第一端连接，所述第三MOS开关管的源极连接至共模电平，所述第一微调电容的第二端为所述第一电容积分单元的输出端；其中所述第二MOS开关管的栅极以及所述第三MOS开关管的栅极接所述第一时钟信号。进一步地，所述第二电容积分单元包括：第四MOS开关管、第五MOS开关管以及第二微调电容；所述第四MOS开关管的漏极与所述传感器前端电路连接，所述第四MOS开关管的源极、所述第五MOS开关管的漏极与所述第二微调电容的第一端连接，所述第五MOS开关管的源极连接至共模电平，所述第二微调电容的第二端为所述第二电容积分单元的输出端；所述第四MOS开关管的栅极以及所述第五MOS开关管的栅极接所述第二时钟信号。进一步地，所述电容反馈单元包括：第六MOS开关管、第七MOS开关管、第八MOS开关管以及第三电容；所述第六MOS开关管的漏极以及所述第七MOS开关管的漏极与所述传感器前端电路连接，所述第六MOS开关管的源极以及所述第七MOS开关管的源极与所述第三电容的第一端连接，所述第八MOS开关管的源极连接至共模电平，所述第三电容的第二端以及所述第八MOS开关管的漏极为所述电容反馈单元的输出端；所述第六MOS开关管的栅极、所述第七MOS开关管的栅极以及所述第八MOS开关管的栅极接第三时钟信号。进一步地，所述跨导放大模块包括：第四电容以及跨导放大器；所述第四电容的第一端以及所述跨导放大器的反向输入端与所述开关电容模块的信号输出端连接，所述跨导放大器的同向输入端连接至共模电平，所述第四电容的第二端与所述跨导放大器的输出端连接，所述跨导放大器的输出端为所述跨导放大模块的输出端。进一步地，所述一位量化模块包括比较器以及锁存器；所述比较器的同向输入端与所述跨导放大模块连接，所述比较器的反向输入端连接至共模电平，所述比较器的输出端与所述锁存器的数据信号输入端连接，所述锁存器的正向输出端和反向输出端为所述CDC读出电路的信号输出端，所述锁存器的时钟信号输入端接第五时钟信号。进一步地，所述传感器前端电路包括：第一电流偏置回路、第二电流偏置回路、第三电流偏置回路以及，用于对所述第一电流偏置回路与所述第二电流偏置回路之间的电压差进行放大输出运算放大器；用于输出所述第三电流偏置回路的电压信号与所述运算放大器输出端的电压信号之和的加法器；其中所述运算放大器输出端以及所述加法器的输出端为所述传感器前端电路的输出端。进一步地，所述第一电流偏置回路包括：第一电流源以及第一双极晶体管；所述第二电流偏置回路包括：第二电流源以及第二双极晶体管；所述第三电流偏置回路包括：第三电流源以及第三双极晶体管；其中所述第一电流源连接在电源与所述第一双极晶体管的发射极之间，所述第二电流源连接在电源与所述第二双极晶体管的发射极之间，所述第三电流源连接在电源与所述第三双极晶体管的发射极之间，所述第一双极晶体管的基极、所述第一双极晶体管的集电极、所述第二双极晶体管的基极、所述第二双极晶体管的集电极、所述第三双极晶体管的基极以及所述第三双极晶体管的集电极接地；所述运算放大器的同相输入端与所述第二双极晶体管的发射极连接，所述运算放大器的反向输入端与所述第一双极晶体管的发射极连接，所述加法器的第一输入端与所述第三双极晶体管的发射极连接，所述加法器的第二输入端与所述运算放大器的输出端连接。本技术相对于现有技术所取得的有益技术效果是：在上述温度传感器中，CDC读出电路根据传感器前端电路输出的第一温度变化信号、第二温度变化信号以及第三温度变化信号直接生成了与温度变化量相对应的数字码，并且该数字码可以直接作为数字处理电路的输入，无需再对该数字码进行信号倍增变换处理，即提高了对于温度检测的精确性也简化了该CDC读出电路的结构，实用性强；从而有效的解决了现有技术中CDC读出电路结构复杂以及对温度变化检测存在较大误差的问题。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电容数字转换器的温度传感器，其特征在于，包括：用于根据温度变化量生成第一温度变化信号、第二温度变化信号以及第三温度变化信号的传感器前端电路；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号、所述第二温度变化信号以所述第三温度变化信号生成数字码的CDC读出电路；及与所述CDC读出电路连接，用于对所述数字码进行输出的数字处理电路。

【技术特征摘要】
1.一种基于电容数字转换器的温度传感器，其特征在于，包括：用于根据温度变化量生成第一温度变化信号、第二温度变化信号以及第三温度变化信号的传感器前端电路；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号、所述第二温度变化信号以所述第三温度变化信号生成数字码的CDC读出电路；及与所述CDC读出电路连接，用于对所述数字码进行输出的数字处理电路。2.根据权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述CDC读出电路包括：其信号输入端与所述传感器前端电路连接，用于消除偏移误差的开关电容模块；与所述开关电容模块的信号输出端连接，用于对所述开关电容模块生成的电压比值信号进行放大的跨导放大模块；及输入端与跨导放大模块连接，用于根据所述电压比值信号生成数字码的一位量化模块。3.根据权利要求2所述的温度传感器，其特征在于，所述开关电容模块包括：与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号以及第一时钟信号生成第一充电电荷的第一电容积分单元；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第一温度变化信号以及第二时钟信号生成第二充电电荷的第二电容积分单元；与所述传感器前端电路连接，用于根据所述第二温度变化信号、所述第三温度变化信号以及第三时钟信号调节所述第一充电电荷与所述第二充电电荷比值的电容反馈单元；以及第一MOS开关管，所述第一MOS开关管的漏极与所述第一电容积分单元、所述第二电容积分单元以及所述电容反馈单元连接，所述第一MOS开关管的栅极接第四时钟信号，所述第一MOS开关管的源极为所述开关电容模块信号输出端。4.根据权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，所述第一电容积分单元包括：第二MOS开关管、第三MOS开关管以及第一微调电容；所述第二MOS开关管的漏极与所述传感器前端电路连接，所述第二MOS开关管的源极以及所述第三MOS开关管的漏极与所述第一微调电容的第一端连接，所述第三MOS开关管的源极连接至共模电平，所述第一微调电容的第二端为所述第一电容积分单元的输出端；其中所述第二MOS开关管的栅极以及所述第三MOS开关管的栅极接所述第一时钟信号。5.根据权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，所述第二电容积分单元包括：第四MOS开关管、第五MOS开关管以及第二微调电容；所述第四MOS开关管的漏极与所述传感器前端电路连接，所述第四MOS开关管的源极、所述第五MOS开关管的漏极与所述第二微调电容的第一端连接，所述第五MOS开关管的源极连接至共模电平，所述第二微调电容的第二端为所述第二电容积分单元的输出端；所述第四MOS开关管的栅极以及所述第五MOS开关管的栅极接所述第二时钟信号。6.根据权利要求3所述的温度传感器，其特征在于，所述电容反馈单元包括：第六MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎冰，马林发，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44