用于测量感应温度的二极管的电压的电路制造技术

本申请涉及集成电路技术领域，公开了一种用于测量感应温度的二极管的电压的电路。所述二极管的阴极耦合到电压源，阳极通过偏置电流源耦合到电荷泵电源，所述电路包括：运算放大器，其第一输入端通过一单位电阻耦合到所述二极管的阳极，第二输入端耦合到所述二极管的阴极；第一PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的栅极耦合到所述运算放大器的输出端，所述第一PMOS晶体管的源极耦合到所述运算放大器的第一输入端和与其耦合的所述单位电阻之间；第一NMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的漏极耦合到所述第一NMOS晶体管的漏极和栅极，所述第一NMOS晶体管的漏极耦合到地端；补偿单元。本申请将二极管上的电压差从高压侧转换到低压侧，精度更高，功耗更低。功耗更低。功耗更低。

【技术实现步骤摘要】
用于测量感应温度的二极管的电压的电路


[0001]本申请涉及集成电路
，特别涉及用于测量感应温度的二极管的电压的电路。

技术介绍

[0002]众所周知，可以利用二极管随温度变化的结点电压来感应温度，用固定或者具有一定温度系数的电流对其进行激励，如图1所示。可以看出，结点电压Vd与绝对温度T呈线性关系，其中，结点电压Vd与绝对温度T之间的关系如图2所示。如果由ADC对结点电压Vd进行量化，Vd可以用来估计温度T。
[0003]在一些应用场景中，二极管只能在其阴极连接到电源的情况下使用，例如受到半导体制造工艺的限制时。在这些情况下，通常由电荷泵产生一个高于电源VCC的电压VCP，以向温度感应二极管提供电流，如图3所示。
[0004]温度信息由VCC和VCC+Vd之间的二极管上的电压差表示，在文献中VCC+Vd称为"高侧"或“高压侧”。在大多数情况下，它需要被下移到较低的电压Vd，称为“低侧”或“低压侧”，用于进一步的信号处理，如ADC采样。图4中示出了采用电平转换器和电压到电流转换器将二极管上的电压差从高侧转换到低侧的示意图，然而，该方案中信号处理的转换器会引入误差，限制了温度传感的整体精度。
[0005]本专利技术提出了一种新颖的电路，将二极管上的电压差从高侧转换到低侧。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种用于测量感应温度的二极管的电压的电路，将二极管上的电压差从高侧转换到低侧，精度更高，功耗更低。
[0007]本申请公开了一种用于测量感应温度的二极管的电压的电路，所述二极管的阴极耦合到电压源，所述二极管的阳极通过偏置电流源耦合到电荷泵电源，所述电路包括：
[0008]运算放大器，所述运算放大器的第一输入端通过一单位电阻耦合到所述二极管的阳极，所述运算放大器的第二输入端耦合到所述二极管的阴极；
[0009]第一PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的栅极耦合到所述运算放大器的输出端，所述第一PMOS晶体管的源极耦合到所述运算放大器的第一输入端和与其耦合的所述单位电阻之间；
[0010]第一NMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的漏极耦合到所述第一NMOS晶体管的漏极和栅极，所述第一NMOS晶体管的漏极耦合到地端；
[0011]补偿单元，所述补偿单元包括第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第二PMOS晶体管的源极和第三PMOS晶体管的源极均耦合到电源，所述第二PMOS晶体管的漏极耦合到所述二极管的阳极和与所述运算放大器的第一输入端耦合的单位电阻远离所述第一输入端的一端，所述第二PMOS晶体管的栅极以及所述第三PMOS晶体管的栅极
和漏极相连并耦合到所述第二NMOS晶体管的漏极，所述第二NMOS晶体管的栅极耦合到所述第一NMOS晶体管的栅极和漏极，所述第二NMOS晶体管的源极耦合到所述地端。
[0012]在一个优选例中，所述电荷泵电源的电压高于所述电压源的电压。
[0013]在一个优选例中，所述二极管的阳极的电压为所述电压源的电压加上感应电压，所述感应电压与温度之间呈线性关系。
[0014]在一个优选例中，所述单位电阻和所述二极管的阳极之间耦合有第一电平转换器，其包括第三NMOS晶体管和电流源，所述第三NMOS晶体管的源极耦合到所述电压源，栅极耦合到所述二极管的阳极，漏极耦合到所述单位电阻并通过电流源耦合到所述地端；所述运算放大器的第二输入端和所述二极管的阴极之间耦合有第二电平转换器，其包括第四NMOS晶体管和电流源，所述第四NMOS晶体管的源极耦合到所述电压源，栅极耦合到所述二极管的阴极，漏极耦合到所述运算放大器的第二输入端并通过电流源耦合到所述地端；其中，所述第二PMOS晶体管的源极和第三PMOS晶体管的源极均耦合到所述电压源。
[0015]在一个优选例中，所述运算放大器的第一输入端和第二输入端各自通过一单位电阻耦合到二极管的阴极和阳极，所述第一输入端和与其耦合的单位电阻之间通过电流源耦合到所述地端，其中，所述补偿单元的第二PMOS晶体管提供电流源与感应电压和单位电阻的比值的和值电流到所述运算放大器的第一输入端，其中，所述第二PMOS晶体管的源极和第三PMOS晶体管的源极均耦合到所述电荷泵电源。
[0016]在一个优选例中，所述运算放大器的第一输入端和第二输入端各自通过一单位电阻耦合到二极管的阴极和阳极，所述第一输入端和与其耦合的单位电阻之间通过电流源耦合到所述地端，第二输入端和与其耦合的单位电阻之间通过电流源耦合到所述地端，其中，所述补偿单元的第二PMOS晶体管提供感应电压和单位电阻的比值的电流到所述运算放大器的第一输入端，其中，所述第二PMOS晶体管的源极和第三PMOS晶体管的源极均耦合到所述电荷泵电源。
[0017]在一个优选例中，还包括：
[0018]镜像电路，所述镜像电路包括第五NMOS晶体管、第四PMOS晶体管和第五PMOS晶体管，所述第五NMOS晶体管的栅极耦合到所述第一NMOS晶体管的栅极和漏极，所述第五NMOS晶体管的源极耦合到所述地端，所述第五NMOS晶体管的漏极耦合到所述第四PMOS晶体管的栅极和漏极以及所述第五PMOS晶体管的栅极，所述第四PMOS晶体管的源极和所述第五PMOS晶体管的源极耦合所述电压源，所述第五PMOS晶体管的漏极耦合到一单位电阻。
[0019]在一个优选例中，所述第四PMOS晶体管和所述第五PMOS晶体管之间镜像比为1:1。
[0020]在一个优选例中，所述运算放大器工作在所述地端和所述电压源的电压之间的电压域。
[0021]本申请实施方式中，采用单个运算放大器回路将信号从高压侧转换到低压侧，比多运算放大器的解决方案更准确。并且，通过调整连接到运算放大器输入端的电流源Ios，可以很好地控制了运算放大器的输入共模电压，电路设计更容易，性能更好。此外，本申请中可以没有开环电平转换器，从而精度更高，功耗更低。
[0022]本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述
技术实现思路
中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中
公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均应该视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。
附图说明
[0023]图1是现有技术中二极管感应温度的示意图。
[0024]图2是现已技术中二极管结点电压与结点温度之间的关系。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量感应温度的二极管的电压的电路，其特征在于，所述二极管的阴极耦合到电压源，所述二极管的阳极通过偏置电流源耦合到电荷泵电源，所述电路包括：运算放大器，所述运算放大器的第一输入端通过一单位电阻耦合到所述二极管的阳极，所述运算放大器的第二输入端耦合到所述二极管的阴极；第一PMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的栅极耦合到所述运算放大器的输出端，所述第一PMOS晶体管的源极耦合到所述运算放大器的第一输入端和与其耦合的所述单位电阻之间；第一NMOS晶体管，所述第一PMOS晶体管的漏极耦合到所述第一NMOS晶体管的漏极和栅极，所述第一NMOS晶体管的漏极耦合到地端；补偿单元，所述补偿单元包括第二PMOS晶体管、第三PMOS晶体管和第二NMOS晶体管，所述第二PMOS晶体管的源极和第三PMOS晶体管的源极均耦合到电源，所述第二PMOS晶体管的漏极耦合到所述二极管的阳极和与所述运算放大器的第一输入端耦合的单位电阻远离所述第一输入端的一端，所述第二PMOS晶体管的栅极以及所述第三PMOS晶体管的栅极和漏极相连并耦合到所述第二NMOS晶体管的漏极，所述第二NMOS晶体管的栅极耦合到所述第一NMOS晶体管的栅极和漏极，所述第二NMOS晶体管的源极耦合到所述地端。2.根据权利要求1所述的用于测量感应温度的二极管的电压的电路，其特征在于，所述电荷泵电源的电压高于所述电压源的电压。3.根据权利要求1所述的用于测量感应温度的二极管的电压的电路，其特征在于，所述二极管的阳极的电压为所述电压源的电压加上感应电压，所述感应电压与温度之间呈线性关系。4.根据权利要求1所述的用于测量感应温度的二极管的电压的电路，其特征在于，所述单位电阻和所述二极管的阳极之间耦合有第一电平转换器，其包括第三NMOS晶体管和电流源，所述第三NMOS晶体管的源极耦合到所述电压源，栅极耦合到所述二极管的阳极，漏极耦合到所述单位电阻并通过电流源耦合到所述地端；所述运算放大器的第二输入端和所述二极管的阴极之间耦合有第二电平转换器，其包括第四NMOS晶体管和电流源，所述第四NMOS晶体管的源极耦合到所述电压源，栅极耦合到所述二极管的阴极，漏极耦合到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维承，
申请(专利权)人：上海类比半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：