在高精度热感测器中实现VPTAT乘法器的方法技术

本公开涉及在高精度热感测器中实现VPTAT乘法器的方法。温度感测电路、开关电容器电路选择性地对ΔVbe和Vbe电压进行采样并且将经采样的电压提供给积分器的输入。量化电路对积分器的输出进行量化以产生比特流。当比特流的最新比特是逻辑零时，操作包括对ΔVbe进行第一给定次数的采样和积分，以产生与绝对温度成比例的电压。当比特流的最新比特是逻辑一时，操作包括对Vbe进行第二给定次数的采样和积分，以产生与绝对温度互补的电压。低通滤波器和抽取器对由量化电路产生的比特流进行滤波和抽取，以产生指示集成有温度感测电路的芯片的温度的信号。的温度的信号。的温度的信号。

【技术实现步骤摘要】
在高精度热感测器中实现VPTAT乘法器的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年12月22日提交的美国临时专利申请No.63/129,244的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过引用被整体并入。


[0003]本申请涉及温度感测电路领域，特别是涉及利用基于西格玛
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德尔塔的模数转换器来产生高精度温度值的温度感测电路，温度感测电路被放置到其中的集成电路芯片的温度可以根据该温度值来确定。基于西格玛
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德尔塔的模数转换器在时域中缩放输入电压，从而解决失配问题。

技术介绍

[0004]片上系统(SOC)用于移动设备(诸如智能手机和平板电脑)以及许多嵌入式系统。当前的一些SOC能够进行感知温度任务调度以及关于温度的自校准，以帮助降低功耗。为了实现该功能性，此类SOC包括与SOC的其他组件集成的片上温度感测器。
[0005]与绝对温度成比例的电压Vptat可以被产生作为以不同电流密度被偏置的两个双极结型晶体管的基极
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发射极结电压之间的差值。在数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度感测电路，包括：电压生成电路系统，包括：第一双极结型晶体管和第二双极结型晶体管，具有耦合的集电极和基极，并且以不同的电流密度被偏置；以及第三双极结型晶体管，所述第三双极结型晶体管的集电极耦合到所述第三双极结型晶体管的基极，所述第三双极结型晶体管由校准电流偏置；积分器；开关电容器电路，被配置为选择性地对由所述电压生成电路系统产生的电压进行采样，并且向所述积分器的输入提供经采样的电压；量化电路，被配置为对所述积分器的输出进行量化以产生比特流；其中所述开关电容器电路在所述比特流的控制下与所述积分器配合，以：当所述比特流的最新比特为逻辑零时，引起对所述第一双极结型晶体管的基极
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发射极电压与所述第二双极结型晶体管的基极
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发射极电压之间的差值进行第一给定次数的采样和积分，以由此产生与绝对温度成比例的电压；以及当所述比特流的所述最新比特为逻辑一时，引起对所述第三双极结型晶体管的基极
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发射极电压进行第二给定次数的采样和积分，以由此产生与绝对温度互补的电压；以及低通滤波器和抽取器，被配置为对由所述量化电路产生的所述比特流进行滤波和抽取，以产生指示芯片温度的信号，所述温度感测电路被放置在所述芯片中。2.根据权利要求1所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路包括：第一电容，用于对所述第一双极结型晶体管的基极
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发射极电压进行采样和保持；以及第二电容，用于对所述第二双极结型晶体管的基极
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发射极电压进行采样和保持。3.根据权利要求2所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第三电容，用于对接地进行采样和保持；以及第四电容，用于对所述第三双极结型晶体管的基极
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发射极电压进行采样和保持。4.根据权利要求3所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第一开关，具有第一节点，所述第一开关的第一节点耦合到所述第一双极结型晶体管的基极
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发射极电压，其中所述第一开关响应于第三控制信号而操作；第二开关，具有第一节点和第二节点，所述第二开关的第一节点耦合到所述第一开关的第二节点，所述第二开关的第二节点耦合到所述第一电容的第一节点，其中所述第二开关响应于第一控制信号而操作；第三开关，具有第一节点和第二节点，所述第三开关的第一节点耦合到所述第一电容的第二节点，所述第三开关的第二节点耦合到所述积分器的非反相输入，其中所述第三开关响应于第二控制信号而操作；第四开关，具有第一节点和第二节点，所述第四开关的第一节点耦合到所述第一开关的第二节点，所述第四开关的第二节点耦合到共模电压，其中所述第四开关响应于第四控制信号而操作；第五开关，具有第一节点和第二节点，所述第五开关的第一节点耦合到所述第一电容的第一节点，所述第五开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第五开关响应于所述第二控制信号而操作；以及
第六开关，具有第一节点和第二节点，所述第六开关的第一节点耦合到所述第一电容的第二节点，所述第六开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第六开关响应于所述第一控制信号而操作。5.根据权利要求4所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第七开关，具有第一节点，所述第七开关的第一节点耦合到所述第二双极结型晶体管的基极
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发射极电压，其中所述第七开关响应于所述第三控制信号而操作；第八开关，具有第一节点和第二节点，所述第八开关的第一节点耦合到所述第七开关的第二节点，所述第八开关的第二节点耦合到所述第二电容的第一节点，其中所述第八开关响应于所述第一控制信号而操作；第九开关，具有第一节点和第二节点，所述第九开关的第一节点耦合到所述第二电容的第二节点，所述第九开关的第二节点耦合到所述积分器的反相输入，其中所述第九开关响应于所述第二控制信号而操作；第十开关，具有第一节点和第二节点，所述第十开关的第一节点耦合到所述第七开关的第二节点，所述第十开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十开关响应于所述第四控制信号而操作；第十一开关，具有第一节点和第二节点，所述第十一开关的第一节点耦合到所述第二电容的第一节点，所述第十一开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十一开关响应于所述第二控制信号而操作；以及第十二开关，具有第一节点和第二节点，所述第十二开关的第一节点耦合到所述第二电容的第二节点，所述第十二开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十二开关响应于所述第一控制信号而操作。6.根据权利要求5所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第十三开关，具有第一节点，所述第十三开关的第一节点耦合到接地，其中所述第十三开关响应于所述第四控制信号而操作；第十四开关，具有第一节点和第二节点，所述第十四开关的第一节点耦合到所述第十三开关的第二节点，所述第十四开关的第二节点耦合到所述第三电容的第一节点，其中所述第十四开关响应于所述第一控制信号而操作；第十五开关，具有第一节点和第二节点，所述第十五开关的第一节点耦合到所述第三电容的第二节点，所述第十五开关的第二节点耦合到所述积分器的非反相输入，其中所述第十五开关响应于所述第二控制信号而操作；第十六开关，具有第一节点和第二节点，所述第十六开关的第一节点耦合到所述第十三开关的第二节点，所述第十六开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十六开关响应于所述第三控制信号而操作；第十七开关，具有第一节点和第二节点，所述第十七开关的第一节点耦合到所述第三电容的第一节点，所述第十七开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十七开关响应于所述第二控制信号而操作；以及第十八开关，具有第一节点和第二节点，所述第十八开关的第一节点耦合到所述第三电容的第二节点，所述第十八开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第十八开关响应于所述第一控制信号而操作。
7.根据权利要求6所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第十九开关，具有第一节点，所述第十九开关的第一节点耦合到所述第三双极结型晶体管的基极
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发射极电压，其中所述第十九开关响应于所述第四控制信号而操作；第二十开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十开关的第一节点耦合到所述第十九开关的第二节点，所述第二十开关的第二节点耦合到所述第四电容的第一节点，其中所述第二十开关响应于所述第一控制信号而操作；第二十一开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十一开关的第一节点耦合到所述第四电容的第二节点，所述第二十一开关的第二节点耦合到所述积分器的反相输入，其中所述第二十一开关响应于所述第二控制信号而操作；第二十二开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十二开关的第一节点耦合到所述第十九开关的第二节点，所述第二十二开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第二十二开关响应于所述第三控制信号而操作；第二十三开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十三开关的第一节点耦合到所述第二电容的第一节点，所述第二十三开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第二十三开关响应于所述第二控制信号而操作；以及第二十四开关，具有第一节点和第二节点，所述第二十四开关的第一节点耦合到所述第二电容的第二节点，所述第二十四开关的第二节点耦合到所述共模电压，其中所述第二十四开关响应于所述第一控制信号而操作。8.根据权利要求7所述的温度感测电路，还包括控制信号生成器，所述控制信号生成器被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑零时：在采样阶段，断言所述第一控制信号和所述第三控制信号，同时取消断言所述第二控制信号和所述第三控制信号；以及在积分阶段，断言所述第二控制信号，同时取消断言所述第一控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号。9.根据权利要求8所述的温度感测电路，其中所述控制信号生成器还被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑一时：在采样阶段，断言所述第一控制信号和所述第四控制信号，同时取消断言所述第二控制信号和第三控制信号；以及在积分阶段，断言所述第二控制信号，同时取消断言所述第一控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号。10.根据权利要求3所述的温度感测电路，其中所述开关电容器电路还包括：第一开关电路，被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑零并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行采样时，选择性地将所述第一电容连接在所述第一双极结型晶体管的基极
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发射极电压与所述积分器的非反相输入之间；其中当所述比特流的所述最新比特为逻辑零并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行积分时，所述第一开关电路选择性地将所述第一电容连接在共模电压与所述积分器的非反相输入之间；第二开关电路，被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑零并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行采样时，选择性地将所述第二电容连接在所述第二双极结
型晶体管的基极
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发射极电压与所述积分器的反相输入之间；其中当所述比特流的所述最新比特为逻辑零并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行积分时，所述第二开关电路选择性地将所述第二电容连接在所述共模电压与所述积分器的反相输入之间；第三开关电路，被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑一并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行采样时，选择性地将所述第三电容连接在接地与所述积分器的非反相输入之间；其中当所述比特流的所述最新比特为逻辑一并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行积分时，所述第三开关电路选择性地将所述第三电容连接在所述共模电压与所述积分器的非反相输入之间；第四开关电路，被配置为：当所述比特流的所述最新比特为逻辑一并且所述开关电容器电路与所述积分器配合以执行采样时，选择性地将所述第四电容连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：意法半导体国际有限公司，
类型：发明
国别省市：