一种温度检测系统技术方案

本发明专利技术适用于集成电路领域，提供了一种温度检测系统，包括：基准电压产生电路；负温度系数电压产生电路；第一振荡器，第一输入端口与基准电压产生电路连接，第二输入端口与负温度系数电压产生电路连接；第二振荡器，与第一振荡器结构相同，两个输入端口和基准电压产生电路、负温度系数电压产生电路的连接顺序相反；温度检测单元，与第一振荡器和第二振荡器连接，用于仿真测得具有第一振荡器和第二振荡器信号的频率比值随温度变化的信息并存储，在检测时根据检测到的当前温度下两个振荡器信号的频率比值和存储的频率比值随温度变化的信息，得到当前温度值。整个系统避免使用面积较大、精度不高的ＡＤＣ结构，电路设计得以简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于集成电路领域，尤其涉及一种温度检测系统。
技术介绍
温度检测作为一种常用功能，可以由多种方法实现。比如在电路系统内部可以使 用对温度敏感的电阻，利用温敏电阻的阻值随温度变化的特性，检测出相对应的电压或者 电流，从而得到当前的温度值。但是这种结构需要外部增加温敏电阻元器件，不利于制作 在单片集成电路中。虽然也有部分集成电路在内部集成了温度检测元件，常用的结构是通 过寄生三极管BE结电压与温度的关系，得到一条随温度变化的电压曲线，再根据该电压曲 线，采用一个数模转换器ADC进行从模拟到数字的转换，得到一系列表示当前温度值的数 字代码并存储，使用时通过内部温度检测元件随温度变化的情况得到当前的温度值，查询 存储于芯片内部表示温度值的一系列代码，找到与当前所得数字代码相对应的一个，便可 得到对应的温度值。该方法的主要缺陷是，内部ADC的做法一般比较复杂，需要占用很多的 芯片面积及需要比较大的功耗，并且如果ADC的设计位数不高的话，温度的精度也难以保 证。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种温度检测系统，旨在解决现有的温度检测系统 结构复杂、功耗大、精度低的问题。 本专利技术实施例是这样实现的， 一种温度检测系统，包括 基准电压产生电路，用于产生一基准电压； 负温度系数电压产生电路，用于产生一负温度系数电压； 第一振荡器，第一输入端口与所述基准电压产生电路连接，第二输入端口与所述 负温度系数电压产生电路连接，用于根据所述基准电压和所述负温度系数电压产生一具有 第一频率的信号； 第二振荡器，与所述第一振荡器结构相同，第一输入端口与所述负温度系数电压 产生电路连接，第二输入端口与所述基准电压产生电路连接，用于根据所述负温度系数电 压和所述基准电压产生一具有第二频率的信号； 温度检测单元，与所述第一振荡器和所述第二振荡器连接，用于仿真测得所述具 有第一频率的信号和所述第二频率的信号的频率比值随温度变化的信息并存储，在检测时 根据检测到的当前温度下所述具有第一频率的信号和所述第二频率的信号的频率比值和 存储的频率比值随温度变化的信息，得到当前温度值。 本专利技术实施例中，将基准电压和负温度系数电压分别输入至两个完全相同的振荡 器的两个输入端，且基准电压和负温度系数电压与两个振荡器输入端的对应顺序相反，通 过计数手段得到两个振荡器频率的比值，根据预先存储的两个振荡器频率的比值与温度的 对应关系获得当前的温度，整个系统避免了使用面积较大、精度不高的ADC结构，电路设计得以简化，功耗较小且高精度。 附图说明 图1是本专利技术实施例提供的温度检测系统的结构原理图； 图2是采用图1所示系统仿真测得的两个振荡器输出频率比值随温度变化的示意 图； 图3是本专利技术实施例提供的基准电源产生电路的结构图； 图4是采用图3所示基准电源产生电路产生负温度系数电压的结构图； 图5是本专利技术实施例提供的第一振荡器和第二振荡器的结构图； 图6是图5中第一比较器的输入端电压VTEMP或VKEF与输出端电压Fout的波形对比示意图； 图7是本专利技术实施例提供的温度检测单元的结构原理图； 图8是采用图7所示温度检测单元仿真绘制的在固定F2为30000次的时间段内 Fl的计数次数与温度的曲线关系示意图； 图9是频率比值曲线随仿真模型及电源电压发生偏移的示意图； 图10是图7所示温度检测单元的一种优选实施结构。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 本专利技术实施例中，将基准电压和负温度系数电压分别输入至两个完全相同的振荡 器的两个输入端，且基准电压和负温度系数电压与两个振荡器输入端的对应顺序相反，通 过计数手段得到两个振荡器频率的比值，根据预先存储的两个振荡器频率的比值与温度的 对应关系获得当前的温度。 图1示出了本专利技术实施例提供的温度检测系统的结构原理，为了便于描述，仅示 出了与本专利技术相关的部分。 首先，通过基准电压产生电路11产生一不受电源电压、制造工艺和环境温度影响 的基准电压VKEF，同时负温度系数电压产生电路12产生一个负温度系数的电压VTEMP (即随温 度增加而不断减小)，用于检测环境温度的变化，将上述两个电压输入至两个完全相同的振 荡器，且输入至振荡器端口的顺序互换，比如V，送第一振荡器13的第一输入端口 1， VTEMP 送第一振荡器13的第二输入端口 2，同时V皿p送第二振荡器14的第一输入端口 1， V，送 第二振荡器14的第二输入端口 2，根据振荡器频率产生原理，有以下公式 Fl = (VKEF/VTEMP)*(1/R。C0)， F2 = (VTEMP/VKEF) * (1/R0C0)， F/F2 = VTEMP7VKEF2，e(Fl/F2)/OT=(l/VREF)2*2* V TEMP 其中，R0、 CO分别为振荡器中的主电阻和主电容，Fl、 F2分别为第一振荡器13和 第二振荡器14产生的方波信号的频率，由上式可明显地看出，频率F1与F2的比值F1/F26相对于温度的变化量5(F 1/F2)/3T与温度T有关，而这个关系则是由负温度系数电压VTEMP 与温度T的关系决定的。 由以上分析可知，只需要负温度系数电压产生电路12产生一个有较大负温度系 数的电压Vt^p，送到完全相同的第一振蕩器13和第二振荡器14，并同时通过计数手段得到 两个振荡器的频率比值与设定温度下该比值的差异，即可得到芯片当前的温度，从而避免 了使用面积较大、精度不高的ADC结构，电路设计得以简化。 温度检测单元15同时连接第一振荡器13和第二振荡器14，用于检测第一振荡器 13和第二振荡器14输出频率的比值。首先需要预先仿真测得两个振荡器输出频率比值随 温度变化的信息并存储于温度检测单元15中，如图2所示，Y轴对应于频率比值F1/F2， X 轴对应温度T。在检测的过程中，温度检测单元15检测得到当前温度下Fl的计数值和F2 计数值，然后根据内部存储的两个振荡器输出频率比值随温度变化的信息得到对应的温度 值T。 图3示出了本专利技术实施例提供的基准电源产生电路的结构，电源VDD接第一 P型 M0S管Pl和第二 P型M0S管P2的源极，第一 P型M0S管Pl的漏极接第一 PNP型三极管Tl 发射极，第二 P型M0S管P2的漏极通过第一 电阻Rl接第二 PNP型三极管T2发射极，第一 PNP型三极管Tl和第二 PNP型三极管T2的集电极和基极均接地VSS，同时第一 P型M0S管 Pl和第二 P型M0S管P2的漏极分别连接第一运算放大器Al的两个输入端A端和B端，而 第一运算放大器Al的输出端同时接第一 P型M0S管Pl和第二 P型M0S管P2的栅极，第一 P型M0S管P1和第二P型M0S管P2组成一电流镜。由于第一运算放大器A1的两个输入端 A端与B端对电压的钳位作用使VA = VB， VA = (VBE)T1，使得第一电阻Rl两端的电压正好等 于第一 PNP型三极管Tl与第二 PNP型三极管T2的BE结电压之差，所以流过第一 电阻Rl 的电流IK1 = AVBE/R1，由理论可知A V^具有正温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度检测系统，其特征在于，所述系统包括：基准电压产生电路，用于产生一基准电压；负温度系数电压产生电路，用于产生一负温度系数电压；第一振荡器，第一输入端口与所述基准电压产生电路连接，第二输入端口与所述负温度系数电压产生电路连接，用于根据所述基准电压和所述负温度系数电压产生一具有第一频率的信号；第二振荡器，与所述第一振荡器结构相同，第一输入端口与所述负温度系数电压产生电路连接，第二输入端口与所述基准电压产生电路连接，用于根据所述负温度系数电压和所述基准电压产生一具有第二频率的信号；温度检测单元，与所述第一振荡器和所述第二振荡器连接，用于仿真测得所述具有第一频率的信号和所述第二频率的信号的频率比值随温度变化的信息并存储，在检测时根据检测到的当前温度下所述具有第一频率的信号和所述第二频率的信号的频率比值和存储的频率比值随温度变化的信息，得到当前温度值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马婷婷，方华，何志强，杨云，冯卫，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]