一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路制造技术

本发明专利技术提供了一种应用于大测温范围的温度传感器的SAR逻辑电路，温度传感器包括感温电路与SAR ADC电路，SAR逻辑电路是SAR ADC电路的组成部分；SAR逻辑电路包括3个TSPC寄存器阵列，寄存器阵列之间通过信号的传输相连接，寄存器阵列都由TSPC寄存器级联组成；TSPC寄存器结构包括TSPCR与电平恢复回路，能够改善信号的竞争问题，从而改善电路工作温度范围。本发明专利技术改善了SAR逻辑电路的工作温度范围，使工作温度范围扩大至

【技术实现步骤摘要】
一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体为一种应用于大测温范围的温度传感器的SAR逻辑电路。

技术介绍

[0002]温度传感器是用于测温的器件，它的应用范围十分广泛，涉及农业、医疗、电子器件等；温度传感器可由感温电路与SAR ADC(逐次逼近型模数转换器)电路构成，SAR ADC电路的精度对温度传感器的精度有重要影响。SAR逻辑电路作为SAR ADC电路的其中一个模块，它的工作温度范围会限制温度传感器可测量的最高温度，因此对它的性能要求也有所提高。
[0003]目前，对于结构大致为感温电路加上ADC电路的温度传感器而言，测温范围均在
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55℃—+150℃内浮动，当所测温度超出这一范围时，则无法得到测量结果，部分原因在于SAR逻辑电路无法在高温下正常工作并输出数据。组成SAR逻辑电路的传统寄存器在高温下信号电压会发生变化，信号间会产生竞争，导致输出信号产生错误。在改善传统寄存器的同时，应当适当降低SAR逻辑电路的复杂性，使电路结构简单且易于使用。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，针对传统温度传感器测温范围不够大的问题，本专利技术提供了一种应用于大测温范围的温度传感器的SAR逻辑电路，其满足大测温范围温度传感器的指标要求，能在高温下正常工作，并与其他模块共同完成测温功能，并将测温范围扩大至
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150℃—+200℃。
[0005]本专利技术所述的一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路，所述温度传感器包括感温电路与SAR ADC电路，所述SAR ADC电路包括采样保持电路、DAC电容阵列、比较器、SAR逻辑电路，所述感温电路产生与温度呈正相关的差分信号，该差分信号作为输入信号进入采样保持电路；
[0006]采样保持电路对输入信号进行采样与保持并得到输出采样信号，采样保持电路的输出采样信号作为比较器的输入信号进行比较；
[0007]比较器的输出信号为输入的采样信号的比较结果，该比较结果作为SAR逻辑电路的输入信号；
[0008]SAR逻辑电路输出有序时钟信号，且在有序时钟信号控制下依次输出比较器的比较结果，并将此输出信号与时钟信号作为输入信号进入电容阵列并以此改变电容阵列的开关，从而改变电容阵列的输出电压；所述SAR逻辑电路由3个TSPC寄存器阵列组成，各个TSPC寄存器阵列均由若干个TSPC寄存器组成，每个TSPC寄存器均由TSPCR与电平恢复电路组成；其中TSPCR表示传统TSPC寄存器；
[0009]电容阵列的输出电压再次作为比较器的输入电压进行比较，重复多次比较，得到比较结果，即为数字信号，并经由SAR逻辑电路对数字信号进行并行输出。
[0010]进一步的，所述SAR逻辑电路包括第一TSPC寄存器阵列、第二TSPC寄存器阵列、第三TSPC寄存器阵列，其中第一TSPC寄存器阵列在设定的时钟信号下，输出信号CTRL11
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CTRL0与CTRLOUT，输出信号CTRL11
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CTRL0作为采样时钟信号输入第二TSPC寄存器阵列，信号CTRLOUT作为采样时钟信号输入第三TSPC寄存器阵列，比较器的输出信号IN作为第二TSPC寄存器阵列的输入信号，第二TSPC寄存器阵列将输入信号IN按照采样时钟信号依次输出，得到输出信号D11
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D0，在同一时钟信号CTRLOUT下，第三TSPC寄存器阵列将信号D11
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D0并行输出，得到输出信号OUT11
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OUT0。。
[0011]进一步的，第一TSPC寄存器阵列由13个TSPC寄存器级联组成，第一TSPC位寄存器的输入信号为电源电压VDD，后续TSPC寄存器的输入信号依次为前一个TSPC寄存器的输出信号，时钟信号CLK2为第一TSPC寄存器阵列中TSPC寄存器各自的输出信号经过四个反相器延时再次作为自身的时钟信号CLK2输入，即信号CTRL11经过反相器延迟变为了CTRL11
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。。
[0012]进一步的，第二TSPC寄存器阵列由12个TSPC寄存器级联组成，每个TSPC寄存器输入信号均为比较器输出信号，复位信号RESET始终接地，时钟信号CLK依次为来自第一TSPC寄存器阵列的输出信号CTRL11—CTRL0，时钟信号CLK2为CTRL11—CTRL0经过四个反相器延时后得到的信号，依次输入各个寄存器，得到输出信号D11—0，输出信号依次为比较器各周期的输出结果。
[0013]进一步的，第三TSPC寄存器阵列由12个TSPC寄存器级联组成，输入信号依次为D11—0，时钟信号CLK皆为第一次TSPC寄存器阵列的输出信号CTRLOUT，复位信号RESET与时钟信号CLK2皆接地，输出信号OUT11—0是在同一时钟下，将比较器结果D11—0并行输出。
[0014]进一步的，所述TSPC寄存器包括TSPCR与电平恢复电路，其中，TSPCR电路由7个nmos管，5个pmos管，3个反相器组成；电平恢复电路由1个nmos管，1个pmos管，1个反相器，2个与非门组成；在TSPCR电路中，输入信号D进入第零nmos管M0和第二pmos管M2的栅极，信号经由第零nmos管M0的漏极连接至第四nmos管M4的栅极，第四nmos管M4的漏极连接至第八nmos管M8与第十pmos管M10的栅极，第十pmos管M10的漏极连接至反相器I3的输入端，反相器I3的输出端即为输出信号Q；复位信号RESET连接至第五pmos管M5、第七nmos管M7与第十一nmos管M11的栅极，当复位信号RESET为1时，电路处于复位状态，当复位信号RESET为0时，电路处于工作状态；时钟信号CLK连接至第一pmos管M1、第三nmos管M3与第六pmos管M6的栅极，同时连接至反相器I0的输入端，反相器I0的输出端连接至反相器I1的输入端，反相器I1的输出端连接至第九nmos管M9的栅极；在电平恢复电路中，与非门I4的输入端分别与时钟信号CLK2、TSPCR输出信号Q连接，输出端与第十二pmos管M12的栅极连接，第十二pmos管M12的漏极与TSPCR中连接线1(即第四nmos管M4的漏极)相连，与非门I5的输入端分别与连接线2(即与非门I4的输出端)、时钟信号CLK2连接，输出端连接反相器I2的输入端，反相器I2的输出端连接第十三nmos管M13的栅极，第十三nmos管M13的漏极与连接线1(即第四nmos管M4的漏极)相连，在时钟信号CLK2与TSPCR输出信号Q的控制下，电平恢复电路能够改变连接线1的电压。
[0015]本专利技术所述的有益效果为：TSPCR在高温下会产生竞争，使得结果输出不正确，本专利技术在TSPCR结构上加了电平恢复电路，极大地改善了竞争问题，使改善后的寄存器能在极端温度下(
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150℃或200℃)正常工作，由于竞争问题是随着温度趋于极限值而逐渐严重，因此改善后的寄存器能在
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150℃—200℃正常工作。为使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路，所述温度传感器包括感温电路与SAR ADC电路，所述SAR ADC电路包括采样保持电路、DAC电容阵列、比较器、SAR逻辑电路，所述感温电路产生与温度呈正相关的差分信号，该差分信号作为输入信号进入采样保持电路；采样保持电路对输入信号进行采样与保持并得到输出采样信号，采样保持电路的输出采样信号作为比较器的输入信号进行比较；比较器的输出信号为输入的采样信号的比较结果，该比较结果作为SAR逻辑电路的输入信号；SAR逻辑电路输出有序时钟信号，且在有序时钟信号控制下依次输出比较器的比较结果，并将此输出信号与时钟信号作为输入信号进入电容阵列并以此改变电容阵列的开关，从而改变电容阵列的输出电压；电容阵列的输出电压再次作为比较器的输入电压进行比较，重复多次比较，得到比较结果，即为数字信号，并经由SAR逻辑电路对数字信号进行并行输出；其特征在于，所述SAR逻辑电路由3个TSPC寄存器阵列组成，各个TSPC寄存器阵列均由若干个TSPC寄存器组成，每个TSPC寄存器均由TSPCR与电平恢复电路组成。2.根据权利要求1所述的一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路，其特征在于，所述SAR逻辑电路包括第一TSPC寄存器阵列、第二TSPC寄存器阵列、第三TSPC寄存器阵列，其中第一TSPC寄存器阵列在设定的时钟信号下，输出信号CTRL11
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CTRL0与CTRLOUT，输出信号CTRL11
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CTRL0作为采样时钟信号输入第二TSPC寄存器阵列，信号CTRLOUT作为采样时钟信号输入第三TSPC寄存器阵列，比较器的输出信号IN作为第二TSPC寄存器阵列的输入信号，第二TSPC寄存器阵列将输入信号IN按照采样时钟信号依次输出，得到输出信号D11
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D0，在同一时钟信号CTRLOUT下，第三TSPC寄存器阵列将信号D11
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D0并行输出，得到输出信号OUT11
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OUT0。3.根据权利要求2所述的一种应用于温度传感器的SAR逻辑电路，其特征在于，第一TSPC寄存器阵列由13个TSPC寄存器级联组成，第一TSPC位寄存器的输入信号为电源电压VDD，后续TSPC寄存器的输入信号依次为前一个TSPC寄存器的输出信号，时钟信号CLK2为第一TSPC寄存器阵列中TSPC寄存器各自的输出信号经过四个反相器延时再次作为自身的时钟信号CLK2输入，即信号CTRL11经过反相器延迟变为了CTRL11
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。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘依桦，张翼，高昊，刘雅琴，庄宇航，姚佳飞，张瑛，蔡志匡，肖建，郭宇锋，
申请(专利权)人：南京邮电大学南通研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：