温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器，其中，该温度检测芯片的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，电流镜输出单元可以根据偏置产生单元所提供的偏置电流进行工作，以输出测温信号，并且，偏置产生单元和/或电流镜输出单元包括三个以上的镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件中的控制开关控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以得到多个不同的检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而能够降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。到更加精准的温度。到更加精准的温度。

【技术实现步骤摘要】
温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器


[0001]本专利技术涉及电路设计
，尤其涉及一种温度检测芯片及其PTAT电路、温度传感器。

技术介绍

[0002]随着集成电路设计的发展，利用集成电路对温度进行检测的技术越来越成熟，其中应用广泛的有射频识别测温。
[0003]在射频识别测温芯片中，是利用天线收集的能量，将温度信息转换为电学信号。天线收集到的能量相比较提供电池的射频识别芯片来说，能利用的能量是很低且不能长时间连续提供的，因此在低功耗的情况下，由于没有持续电源供应，设计低误差的温度传感器成为了一个比较难易实现的方式，许多温度传感器并无法有效地缩小误差，因此这种温度传感器所检测出来的温度并不准确，极大地影响了测温之后所需要执行的步骤。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种温度检测芯片的PTAT(Proportional to Absolute Temperature，与绝对温度成正比)电路，能够根据多个检测结果测得一个更加准确的结果，降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提出一种温度检测芯片。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提出一种温度传感器。
[0007]为达上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种温度检测芯片的PTAT电路，该温度检测芯片的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，所述偏置产生单元用于向所述电流镜输出单元提供偏置电流，所述电流镜输出单元用于对所述偏置电流进行镜像，以输出测温信号，其中，所述偏置产生单元和所述电流镜输出单元中的至少一个包括三个以上的镜像电流晶体管、开关控制组件，所述开关控制组件与每个所述镜像电流晶体管相连，所述开关控制组件被配置为控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以降低所述PTAT电路的电流源变化比例。
[0008]本专利技术实施例的PTAT电路包括偏置产生单元和电流镜输出单元，电流镜输出单元可以根据偏置产生单元所提供的偏置电流进行工作，以输出测温信号，并且，偏置产生单元和/或电流镜输出单元包括三个以上的镜像电流晶体管和开关控制组件，开关控制组件中的控制开关控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以得到多个不同的检测结果，然后根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而能够降低PTAT电路的误差，以检测到更加精准的温度。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，在所述电流镜输出单元或者所述偏置产生单元包括M个镜像电流晶体管、所述开关控制组件时，所述开关控制组件包括M个控制开关，每个所述控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转
时，所述M个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其余控制开关的轮转控制信号不同，其中，M为大于等于3的整数。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述电流镜输出单元还包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第二三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第一三极管的基极与集电极相连，所述第二三极管的基极与集电极相连，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述偏置产生单元还包括第一电阻、第二电阻、差分放大器、第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第四三极管的发射极通过所述第一电阻分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第三三极管的基极通过所述第二电阻与集电极相连，所述第四三极管的基极与集电极相连后连接到所述第二电阻，所述差分放大器的正输入端连接到所述第一电阻，所述差分放大器的负输入端连接到所述第三三极管的发射极，所述差分放大器的输出端连接到每个所述镜像电流晶体管的栅极。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，在所述电流镜输出单元包括M个镜像电流晶体管和第一开关控制组件、且所述偏置产生单元包括N个镜像电流晶体管和第二开关控制组件时，所述第一开关控制组件包括M个第一控制开关，每个所述第一控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个第一控制开关中的一个第一控制开关的轮转控制信号与其余第一控制开关的轮转控制信号不同，M为大于等于3的整数；所述第二开关控制组件包括N个第二控制开关，每个所述第二控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述N个镜像电流晶体管进行轮转时，所述N个第二控制开关中的一个第二控制开关的轮转控制信号与其余第二控制开关的轮转控制信号不同，N为大于等于3的整数。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述开关控制组件采用先合后断的方式进行轮转。
[0016]为达上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种温度检测芯片，该温度检测芯片包括上述第一方面实施例所述的温度检测芯片的PTAT电路和两步式ADC电路，其中，所述两步式ADC(Analog
‑
to
‑
Digital Converter，模数转换器)电路包括SAR(Successive Approximation Register，逐次逼近式)模数转换器和Σ
‑
Δ型模数转换器，所述两步式ADC电路通过所述SAR模数转换器对所述测温信号进行粗糙模数转换处理后，再通过所述Σ
‑
Δ型模数转换器进行精细模数转换处理，获得数字温度信号。
[0017]本专利技术实施例的温度检测芯片包括上述第一方面实施例的温度检测芯片的PTAT电路和两步式ADC电路，PTAT电路输出的测温信号可以通过两步式ADC电路进行粗转换和细
转换，以得到数字温度信号。由此，该实施例中的温度检测芯片通过上述实施例中的PTAT电路能够根据多个不同的检测结果计算出一个相对精确的检测结果，从而降低PTAT电路的误差，以提高温度信号的检测精度。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，温度检测芯片还包括动态元件匹配单元，所述动态元件匹配单元对应所述SAR模数转换器设置，用于在所述Σ
‑
Δ型模数转换器进行精细模数转换处理时对所述SAR模数转换器的输入电压进行轮转配置，以降低所述SAR模数转换器的电压比例差。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述动态元件匹配单元包括：第一电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，包括偏置产生单元和电流镜输出单元，所述偏置产生单元用于向所述电流镜输出单元提供偏置电流，所述电流镜输出单元用于对所述偏置电流进行镜像，以输出测温信号，其中，所述偏置产生单元和所述电流镜输出单元中的至少一个包括三个以上的镜像电流晶体管、开关控制组件，所述开关控制组件与每个所述镜像电流晶体管相连，所述开关控制组件被配置为控制三个以上的镜像电流晶体管进行轮转，以降低所述PTAT电路的电流源变化比例。2.根据权利要求1所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述电流镜输出单元或者所述偏置产生单元包括M个镜像电流晶体管、所述开关控制组件时，所述开关控制组件包括M个控制开关，每个所述控制开关与一个所述镜像电流晶体管对应相连，其中，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的轮转控制信号与其余控制开关的轮转控制信号不同，其中，M为大于等于3的整数。3.根据权利要求2所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，所述电流镜输出单元还包括第一三极管和第二三极管，所述第一三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第二三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第一三极管的基极与集电极相连，所述第二三极管的基极与集电极相连，所述第一三极管的基极与所述第二三极管的基极相连。4.根据权利要求3所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端与第二端连通。5.根据权利要求2所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，所述偏置产生单元还包括第一电阻、第二电阻、差分放大器、第三三极管和第四三极管，所述第三三极管的发射极分别与每个所述控制开关的第一端相连，所述第四三极管的发射极通过所述第一电阻分别与每个所述控制开关的第二端相连，每个所述控制开关的固定端分别对应连接到每个所述镜像电流晶体管的源极，所述第三三极管的基极通过所述第二电阻与集电极相连，所述第四三极管的基极与集电极相连后连接到所述第二电阻，所述差分放大器的正输入端连接到所述第一电阻，所述差分放大器的负输入端连接到所述第三三极管的发射极，所述差分放大器的输出端连接到每个所述镜像电流晶体管的栅极。6.根据权利要求5所述的温度检测芯片的PTAT电路，其特征在于，在所述M个镜像电流晶体管进行轮转时，所述M个控制开关中的一个控制开关的固定端与第一端连通，所述M个控制开关中的其余控制开关的固定端...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹兆晨，王文赫，李成钢，张建国，郝先人，杜鹃，韩飞，张盛，沈毅，厉苗，陶加贵，丁扬，陈广，熊汉武，李国强，储昭杰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司电力科学研究院国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：