CMOS温度传感器电路制造技术

本实用新型专利技术涉及传感器技术领域，具体为一种CMOS温度传感器电路，其能够保证宽温度范围的同时，降低功耗和成本，其包括：电流发生器，产生与温度成正比的电流；双向电流积分器，将电流做正向或负向的积分得到输出电压Vint；基准电压发生器，产生温度系统为0的基准电压VH和VL；双阈值比较器，将基准电压VH和VL分别与输出电压Vint进行比较，得到输出信号f。得到输出信号f。得到输出信号f。

【技术实现步骤摘要】
CMOS温度传感器电路


[0001]本技术涉及传感器
，具体为一种CMOS温度传感器电路。

技术介绍

[0002]温度传感器作为温度测量功能仪器的核心部件广泛应用于各种电路系统，并且在一些对于温度非常敏感的系统中为了保证系统的正常工作也往往会用到温度传感器，因此，稳定可靠的温度传感器越来越受到重视。
[0003]目前由于CMOS工艺的广泛应用，因此，以CMOS工艺为基础的温度传感器芯片成为当下的研究重点，为了得到温度检测的较宽范围，往往需要涉及较为复杂的电路，使得温度传感器本身占用较多芯片面积且功耗高，增加了成本。

技术实现思路

[0004]为了解决现有温度传感器在宽温度范围和功耗、成本无法兼顾的问题，本技术提供了一种CMOS温度传感器电路，其能够保证宽温度范围的同时，降低功耗和成本。
[0005]其技术方案是这样的：一种CMOS温度传感器电路，其特征在于，其包括：
[0006]电流发生器，产生与温度成正比的电流；
[0007]双向电流积分器，将电流做正向或负向的积分得到输出电压Vint；
[0008]基准电压发生器，产生温度系统为0的基准电压VH和VL；
[0009]双阈值比较器，将基准电压VH和VL分别与输出电压Vint进行比较，得到输出信号f。
[0010]其进一步特征在于，所述电流发生器包括PMOS管PM1和PMOS管PM2，所述PMOS管PM2的漏极和栅极连相连并连接所述PMOS管PM1的栅极、NMOS管NM4的源端，所述PMOS管PM1的漏端连接所述NMOS管NM3的栅极和源极、NMOS管NM4的栅端，所述NMOS管NM3的漏端连接NMOS管NM1的栅极和源极、NMOS管NM2的栅极，所述NMOS管NM4的漏极连接所述NMOS管NM2的源极，所述NMOS管NM2的漏极连接电阻R一端，所述电阻R另一端和所述NMOS管NM1的漏极均接地，所述PMOS管PM1的源极和所述PMOS管PM2的源极均连接VDD，所述PMOS管PM2的漏极为所述电流发生器的电流输出端；
[0011]所述双向电流积分器包括PMOS管PM3，所述PMOS管PM3的栅极接收所述电流发生器输出的电流、源极连接VDD、漏极连接PMOS管PM4的源极和PMOS管PM5的源极，所述PMOS管PM4的漏极连接NMOS管NM5的源极和栅极、NMOS管NM6的栅极，所述PMOS管PM5的漏极连接所述NMOS管NM6的源极和电容C一端，所述NMOS管NM6的漏极、NMOS管NM6的漏极、电容C另一端均接地，所述PMOS管PM5的漏端输出积分后的电压，所述PMOS管NM4的栅极和所述PMOS管PM5的栅极分别为反馈值接收端；
[0012]所述双阈值比较器包括高阈值比较器和低阈值比较器，所述高阈值比较器的输入端输入基准电压VH和输出电压Vint，所述低阈值比较器的输入端输入基准电压VL和输出电压Vint，所述高阈值比较器的输出端连接RS触发器的S端，所述低阈值比较器的输出端连接
所述RS触发器的R端，所述RS触发器的Q端连接第一反相器的输入端，所述RS触发器的端连接第二反相器的输入端，所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端均为反馈值输出端，所述第二反相器的输出端还连接第三反相器的输入端，所述第三反相器的输出端输出温度传感器的信号f。
[0013]采用本技术后，电流发生器产生与温度成正比的电流，经过双向电流积分器后积分得到输出电压，与基准电压VH和VL送入双阈值比较器进行比较得到输出信号，输出信号与温度变化是一阶线性关系，具有较宽的温度范围的同时，电路结构简单，节省了芯片面积，降低了功耗和成本。
附图说明
[0014]图1为本技术系统框图；
[0015]图2为本技术电路原理图；
[0016]图3为输出信号频率与温度的关系图。
具体实施方式
[0017]见图1，图2所示，一种CMOS温度传感器电路，其包括：
[0018]电流发生器101，产生与温度成正比的电流；
[0019]双向电流积分器102，将电流做正向或负向的积分得到输出电压Vint；
[0020]基准电压发生器104，产生温度系统为0的基准电压VH和VL；
[0021]双阈值比较器103，将基准电压VH和VL分别与输出电压Vint进行比较，得到输出信号f。
[0022]电流发生器包括PMOS管PM1和PMOS管PM2，PMOS管PM2的漏极和栅极连相连并连接PMOS管PM1的栅极、NMOS管NM4的源端，PMOS管PM1的漏端连接NMOS管NM3的栅极和源极、NMOS管NM4的栅端，NMOS管NM3的漏端连接NMOS管NM1的栅极和源极、NMOS管NM2的栅极，NMOS管NM4的漏极连接NMOS管NM2的源极，NMOS管NM2的漏极连接电阻R一端，电阻R另一端和NMOS管NM1的漏极均接地，PMOS管PM1的源极和PMOS管PM2的源极均连接VDD，PMOS管PM2的漏极为电流发生器的电流输出端，产生的电流Ichagre为：
[0023][0024]其中，μ
n
为电子迁移率，C
ox
为栅极电容，W1/L1为NMOS管NM1的宽长比，K为NMOS管NM2与NMOS管NM1的比例系数，
[0025]对公式(1)进行对温度的一阶导数，则有：
[0026][0027]其中，TC
Icharge
为电流Ichagre的温度系数，TC
R
为电阻R的温度系数，α和μ为常数，T0为室温27℃。
[0028]电流发生器产生的电流Icharge只与电阻的温度系数相关。
[0029]双向电流积分器，其主要功能是根据输出信号f的高低电平对电流发生器产生的电流Icharge进行双向积分，积分产生的电压为Vint。包括PMOS管PM3，PMOS管PM3的栅极接收电流发生器输出的电流、源极连接VDD、漏极连接PMOS管PM4的源极和PMOS管PM5的源极，PMOS管PM4的漏极连接NMOS管NM5的源极和栅极、NMOS管NM6的栅极，PMOS管PM5的漏极连接NMOS管NM6的源极和电容C一端，NMOS管NM6的漏极、NMOS管NM6的漏极、电容C另一端均接地，PMOS管PM5的漏端输出积分后的电压，PMOS管NM4的栅极和PMOS管PM5的栅极分别为反馈值接收端。由于电容C的温度系数特别小，大约为10
‑6/C，因此电容上极板产生的电压Vint的温度系数只与Ichagre的温度系数有关。
[0030]基准电压发生器，其产生两个阈值电压VH和VL，其中VH和VL的温度系数为0。
[0031]双阈值比较器包括高阈值比较器CH和低阈值比较器CL，高阈值比较器CH的输入端输入基准电压VH和输出电压Vint，低阈值比较器CL的输入端输入基准电压VL和输出电压Vint，高阈值比较器CH的输出端连接RS触发器的S端，低阈值比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CMOS温度传感器电路，其特征在于，其包括：电流发生器，产生与温度成正比的电流；双向电流积分器，将电流做正向或负向的积分得到输出电压Vint；基准电压发生器，产生温度系统为0的基准电压VH和VL；双阈值比较器，将基准电压VH和VL分别与输出电压Vint进行比较，得到输出信号f。2.根据权利要求1所述的一种CMOS温度传感器电路，其特征在于，所述电流发生器包括PMOS管PM1和PMOS管PM2，所述PMOS管PM2的漏极和栅极连相连并连接所述PMOS管PM1的栅极、NMOS管NM4的源端，所述PMOS管PM1的漏端连接所述NMOS管NM3的栅极和源极、NMOS管NM4的栅端，所述NMOS管NM3的漏端连接NMOS管NM1的栅极和源极、NMOS管NM2的栅极，所述NMOS管NM4的漏极连接所述NMOS管NM2的源极，所述NMOS管NM2的漏极连接电阻R一端，所述电阻R另一端和所述NMOS管NM1的漏极均接地，所述PMOS管PM1的源极和所述PMOS管PM2的源极均连接VDD，所述PMOS管PM2的漏极为所述电流发生器的电流输出端。3.根据权利要求1所述的一种CMOS温度传感器电路，其特征在于，所述双向电流积分器包括PMOS管PM3，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马辉，汪会俊，白月，
申请(专利权)人：杭州思泰微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：