一种集成电路芯片温度的片上测温电路及其方法技术

本发明专利技术提供一种集成电路芯片温度的片上测温电路及其方法。包括：运算放大器ｏｐ１、运算放大器ｏｐ２、比较器电路ｃｍｐ。运算放大器ｏｐ１和运算放大器ｏｐ２通过运算放大器ｏｐ１输出端的电阻ｒ３抽头连接到运算放大器ｏｐ２的输入端。运算放大器ｏｐ１、运算放大器ｏｐ２的输出端连接到比较器电路ｃｍｐ１的两个输入端。方法步骤：１．根据应用确定一个最接近测量温度值的初始温度值ｔ０；２．打开测温系统，改变可变电阻ｒ５的电阻值；３．改变可变电阻ｒ５的电阻值；４．根据公式（ｒ５↓［０］＋Δｒ５）＝ｒ４↓［０］（１＋Δｔ＊ｔｒ２），代入已知的ｒ４０，ｒ５０以及ｔｒ２；５．如果步骤２中的比较器ｃｍｐ１的输出为０；６．如果ｒ５的电阻值增加或者减小为最大值或者最小值；７．重复上述步骤，多次测量求平均值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路芯片测温
，特别是一种集成电路芯 片温度的片上测温电路及其方法。
技术介绍
温度对于现代集成电路有很大的意义，集成电路的温度关系到集成电路工作的可靠性问题， 一般地集成电路的工作温度为-30度一80 度，因为硅材料的结温是125度，超过这个温度就损坏了，电脑CPU的表 面温度应控制在60度以里，其实它的核心温度已接近8 0度了 ，这就是 CPU应加强散热的原因。对于一个高速度或者高功率集成电路系统， 一般地都需要有一个 温度管理控制系统，来实现对温度的探测，响应以及管理工作。 一般 地，由于集成电路芯片测量温度的方法学上的和精度上的困难，绝 大多数此类系统均采用温度传感器的方法来测量温度。而一般温度传 感器是采用白金电阻随温度线形变化曲线来实现温度的测量和计算 的。所以，此类传感器具有体积大，成本高，需要独立的封装等缺点。此外，对于温度探测的应用不仅仅包括系统/芯片温度的管理，还可以应用于"动态模拟电路性能调节"领域由于很多电子设备是 温度敏感电子设备，所以需要与其配合的集成电路根据温度的不同动 态的调节，此类应用可以在锂电池充电，液晶显示屏幕驱动等诸多领 域上见到。以锂电池充电为例，由于环境温度不同，锂电池材料所表 现的电压，电流，内阻会不同，所以要调节充电的判别标准。
技术实现思路
由于温度传感器的诸多缺点，使得"动态模拟电路性能调节"在 消费类电子领域一 片空白。本专利技术的特点就是采用 一种便捷的电路和 策略在集成电路芯片之上集成了温度测量计算功能，可以非常广泛的应用于对精度要求相对较低，但是对成本，体积要求很高的集成电路 测温领i或，可以有效地解决该领i或的空白。本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足之处，提供一种集成电 路芯片温度的片上测温电路及其方法。 温度理论计算i殳vbiasn选耳又的4由头为x:x x，。 M + ,'5 ,、 ^ f M0(l + A/*/r2) …27(),.vl卢=------v0 / 9 = ~~------丄+1} *——v6zVwr50*(l + A/",l) ;c={—5L^------^ + i"——v6,av,50(1 + A,"rl) xvlp8 一 540，"270*,40(l + A,*/,2)+11 r50(l + Az*/rl)'常温时，—^8—= 1，当温度改变时，必须调节r4或r5使该调节过程就是温度测量过程。当，=1时 vl / 8w(1 + A/ * ^2) = (1 + Af * ^1)当温度改变时，如果r4保持不变，则r5的电阻必须改变 r4。 (1 +* /r2) = 050 + Ar5)(1 + Af * /H)当A/,W《1时，上式可以简化为 (r50+Ar5) = M0(l + A/*/r2)当温度变化r C时由上述推倒可见通过判断r5电阻的改变量即可判断温度。测 量温度过程由方法步骤体现。 说明所有以V开头的符号，都是电路中相应节点的电压，r4，r5是电 ;洛中的两个电阻，而r40和r50是在室温t0时候的r4, r5电阻值， AM'A"是M， r5的电阻变化量。^是温度变化trl是r5的温度系数， tr2是r4的温度系数。一种集成电路芯片温度的片上测温电路，包括运算放大器opl、 运算放大器op2、比较器电路c即l，运算放大器opl与运算放大器 op2通过运算放大器opl输出端的电阻r3抽头连接到运算放大器op2 的输入端，运算放大器叩l、运算放大器op2的输出端连接到比较器 电3各cmpl的两个丰命入端。所述运算放大器opl输出端的串联分压电阻rl、 r2、 r3, r3 — 端接地，电阻r2、 r3具有抽头，运算放大器op2输出端的串联分压 电阻r4、 r5， r5 —端4妻i也。所述运算放大器opl的一个输入端输入vbias信号，另一个输入 端输入vbiasn信号，在该输入端加有该运算放大器输出端电阻r2抽 头的反馈电压。所述运算放大器op2的一个输入端输入v0p9信号，在该输入端 加有运算放大器opl输出端电阻r3抽头的输出电压，另一个输入端 输入v0p9n信号，在该输入端加有该运算放大器输出端电阻r4、 r5 分压端的反馈电压。所述电阻r4、 r5是一种可变电阻。所述电阻r4、 r5是一种电阻率是受温度变化影响的，同时也是大小是可调节的。所述比较器电路cmpl的输出端输出tout信号。 一种集成电路芯片温度的片上测温方法，其过程步骤如下 步骤1，根据应用确定一个最接近测量温度值的初始温度值t0,根据下式中△ , =0,得到一组该温度下的r40和r50的数值；<formula>formula see original document page 7</formula>r40和r50是比值关系，具体的数值是根据具体的集成电路设计的 要求来确定的，在本专利技术中，只要任意选择其数值都是可以实现的， 只要不违背基本电路学要求，任何电路设计是都可以完成选电阻的工 作，步骤2,打开测温系统电路，改变可变电阻r5的电阻值，使得 r5=r50,此时如果比较器cmpl的输出为1,证明r5的电阻值相对 变高，需要降低r5的电阻值，使得比较器c即l的输入相等；步骤3,改变可变电阻r5的电阻值，按照测量精度的要求，每 次改变其电阻大小为其最小分辨率，并且检查比较器cmpl的输出， 直到输出为0;步骤4,根据公式(,-5。 + Ar5) = M。(1 + Az *,代入已知的r 40， r5 0 以及tr2，可以计算出A,,再根据步骤1中所确定的tO计算得到测 量温度t，其中t = A/+ tO;步骤5，如果步骤2中的比较器cmpl的输出为0,则需要把步骤 3中降低r5的电阻值变成增加r5的电阻值，直到比较器cmpl的输 出为l;步骤6，如果r5的电阻值增加或者减小为最大值或者最小值， cmpl的输出不能发生改变，则证明测量的温度超过测量范围，需要 报告出测量结果超过量程； '步骤7，重复上述步骤，多次测量求平均值。所述步骤4， Ar5是数字控制逐步变化得到的，改变Ar5,最终 比较器cmpl的输出为Q,这个过程变化的r5电阻就是Ar5。专利技术的有益效果由于温度传感器的诸多缺点，使得"动态模拟 电路性能调节"在消费类电子领域一片空白。本专利技术的特点就是采用 一种便捷的电路和策略在集成电路芯片之上集成了温度测量计算功 能，可以非常广泛的应用于对精度要求相对较低，但是对成本，体积要求很高的集成电路测温领域，可以有效地解决该领域的空白。 附图说明图l是本专利技术的集成电路芯片溫度的片上测温电路图； 图2是图1测温电路中r 4电阻的温度特性曲线图； 图3是图1测温电路中r 5电阻的温度特性曲线图； 图4是本专利技术的集成电路芯片温度的片上测温流程图。具体实施例方式下面参考附图，对本专利技术的典型具体实施例作详细描述。以下实 施例用于说明本专利技术，本专利技术的上述和其他特征和优点将显而易见。 但不用来限制本专利技术的范围。图l是本专利技术的集成电路芯片温度的片上测温电路图。片上测温 电路包括运算放大器opl、运算放大器op2、比较器电路cmpl以及运 算放大器opl输出端的串联分压电阻rl、 r2、 r3， r3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路芯片温度的片上测温电路，包括：运算放大器ｏｐ１、运算放大器ｏｐ２、比较器电路ｃｍｐ１，其特征在于，运算放大器ｏｐ１与运算放大器ｏｐ２通过运算放大器ｏｐ１输出端的电阻ｒ３抽头连接到运算放大器ｏｐ２的输入端，运算放大器ｏｐ１、运算放大器ｏｐ２的输出端分别连接到比较器电路ｃｍｐ１的两个输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余菲，郭艳，赵璐，
申请(专利权)人：深圳职业技术学院，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]