【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片领域，特别是涉及一种基于zoom adc的全动态温度测量方法。
技术介绍
1、温度传感器发展历史悠久，根据温度传感器的集成度，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段：分立式、模拟集成式、以及智能温度传感器(后两者统称集成式温度传感器)。集成式温度传感器测温范围一般局限在-55℃～150℃之间，但其体积小、重复性高、精度高并且成本低，在信息、工业、消费类等领域应用广泛。
2、随着网络时代不断进步，信息化程度不断提高，互补金属氧化物半导体(cmos)智能温度传感器的研究成为当今热门研究课题之一。cmos温度传感器中传感单元一般利用具有与温度相关的物理特性的器件作为温度感知器件。目前，应用广泛的感温器件主要为cmos中寄生bjt、mosfet、电阻以及基于热扩散原理的纯净衬底，其中，利用bjt作为传感单元的温度传感器，主要利用bjt的负温度系数电压vbe与正温度系数电压δvbe，实现温度传感。
3、目前，基于bjt的智能温度传感器大多采用高精度的δ-σadc完成量化过程得到最终数字编码输出，sar adc相对有更小的功耗和较高的速度，但鲜少采用sar adc。因为温度传感器输入至adc的输入电压范围较小，为得到较高的分辨率，对adc位数要求较高。此外，由于sar adc噪声较大，设计高精度的sar adc较为复杂。sar adc具有较高的能效，然而在不校正的情况下分辨率局限在12位之内。δ-σadc得益于过采样和噪声整形技术，可以获得很高的分辨率，但一般选择采用高阶或者多位的δ-σ调制器来实现
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于zoom adc的全动态温度测量方法，最佳地结合多种adc架构以提升单一架构的性能，zoom adc结合了sar adc和δ-σadc，以实现高分辨率和高能效。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种基于zoom adc的全动态温度测量方法，包括以下步骤：
4、(1)由ptat(proportional to absolute temperature，与绝对温度呈正比)电流偏置电路产生呈ptat特性的偏置电流，将所述偏置电流复制到bipolar核心电路中作为三极管的偏置电流，由bipolar核心电路产生正温度系数的量化基准电压δvbe与负温度系数的待量化电压vbe；
5、(2)采用包含一个n位sar adc(successive approximation register analog-to-digital converter，逐次逼近型模数转换器)和一个二阶δ-σadc(delta-sigmaanalog-to-digital converter，积分-微分模数转换器)的缩放式模数转换器zoom adc，以δvbe作为量化基准电压量，以vbe作为待量化量，经n位sar adc进行粗略量化，得到整数部分的量化码值，而后将vbe减去已经量化得到的整数部分的量化码值后输入至二阶δ-σadc中精细量化，得到小数部分的量化码值，结合起来作为zoom adc的量化结果vbe/δvbe；
6、(3)对量化结果进行数字处理，得到最终与温度一一对应的数字编码。
7、进一步地，所述的ptat电流偏置电路包括pmos管m1、pmos管m2、pnp三极管qb1、pnp三极管qb2、运算放大器a、第一电阻rbias、第二电阻rbias/m；所述第一电阻和第二电阻的阻值比例为m:1，m是三极管qb2和qb1管子个数之比；
8、pmos管m1的源极和m2的源极接电源vdd，m1和m2的栅极相连并接运算放大器a的输出端，m1的漏极接运算放大器a的同相输入端和第一电阻的一端，第一电阻的另一端接pnp三极管qb1的发射极，m2的漏极接运放器a的反相输入端和pnp三极管qb2的发射极，qb2的基极接第二电阻的一端，第二电阻的另一端和qb1的基极相连并接地，qb1的集电极和qb2的集电极接地；
9、所述运放算放大器a的输出端作为ptat电流偏置电路的输出。
10、进一步地，所述的bipolar核心电路包括pmos管m3、pmos管m4、pnp三极管qb3、pnp三级管qb4；
11、pmos管m3的源极和m4的源极接电源vdd，m3和m4的栅极相连并接ptat电流偏置电路中运算放大器a的输出端，m3的漏极接pnp三极管qb3的发射极，m4的漏极接pnp三级管qb4的发射极，qb3的基极和集电极、qb4的基极和集电极接地；将m3的漏极电压作为正温度系数的量化基准电压δvbe，将m3和m4的漏极电压之差作为负温度系数的待量化电压vbe。
12、进一步地，所述缩放式模数转换器zoom adc中，所述模拟前端的输出信号与saradc的输入相连，由sar adc进行粗转换；sar adc的输出与二阶δ-σadc的输入相连，由二阶δ-σadc进行精转换，转换结果输出到数字后端中。
13、进一步地，具体电路架构包含运算放大器a1、数模转换器dac1和dac2、反相器inv1和inv2，控制逻辑模块、比较器、时钟clk1.1、clk1.2、clk1.3、clk1.4、clk1.5、clk1.6、clk1.7、clk1.8、clk2.1、clk2.2、clk2.3、clk2.4、clk2.5、clk2.6、clk1d.1、clk1d.2、clk1d.3、clk1d.4、clk2d.1、clk2d.2、clk2d.3、clk2d.4、clk2d.5、clk2d.6、reset1、reset2、reset3、reset4、sbp1、sbp2、clkg、clkng，电容cg1、cg2、cs1、cs2、cs3、cs4、cint1、cint2、cint3、cint4、cf1、cf2、cf3、cf4、cos1、cos2；
14、运算放大器a1的同相输入端接电容cg1、cs1、数模转换器dac1、时钟clk1.3和时钟clk2.3的一端，电容cg1的另一端接时钟clkg的一端，电容cs1的另一端接时钟clk1.1的一端和时钟clk2.1的一端，时钟clk2.1的另一端接地，时钟clkg的另一端、数模转换器dac1的另一端和时钟clk1.1的另一端相接并接输入vin＝(δvbe，vbe)，时钟clk2.3的另一端接时钟reset1和电容cint1的一端，运放器a1的一端输出接电容cint1、时钟reset1和时钟clk1.3的另一端以及时钟sbp1和时钟clk2d.1的一端，时钟clk2d.1的另一端接电容cf1、电容cs3和时钟clk1d.1的一端，电容cs3的另一端接电容cos1、时钟clk1.5和时钟clk2.5的一端，时钟clk1d.1的另一端和时钟clk2.5的另一端相接并接地，电容cos1的另一端接反相器inv1的一端和时钟clk2d.3的一端，时钟clk1.5的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于ZOOM ADC的全动态温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于ZOOM ADC的全动态温度测量方法，其特征在于，所述的PTAT电流偏置电路包括PMOS管M1、PMOS管M2、PNP三极管QB1、PNP三极管QB2、运算放大器A、第一电阻Rbias、第二电阻Rbias/m；所述第一电阻和第二电阻的阻值比例为m:1，m是三极管QB2和QB1管子个数之比；
3.根据权利要求1所述的基于ZOOM ADC的全动态温度测量方法，其特征在于，所述的Bipolar核心电路包括PMOS管M3、PMOS管M4、PNP三极管QB3、PNP三级管QB4；
4.根据权利要求1所述的基于ZOOM ADC的全动态温度测量方法，其特征在于，所述缩放式模数转换器ZOOM ADC中，所述模拟前端的输出信号与SAR ADC的输入相连，由SAR ADC进行粗转换；SAR ADC的输出与二阶Δ-ΣADC的输入相连，由二阶Δ-ΣADC进行精转换，转换结果输出到数字后端中。
5.根据权利要求4所述的基于ZOOM ADC的全动态温度测量
6.根据权利要求1所述的基于ZOOM ADC的全动态温度测量方法，其特征在于，所述数字后端的数字处理包含降采样滤波、校正。
...【技术特征摘要】
1.一种基于zoom adc的全动态温度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于zoom adc的全动态温度测量方法，其特征在于，所述的ptat电流偏置电路包括pmos管m1、pmos管m2、pnp三极管qb1、pnp三极管qb2、运算放大器a、第一电阻rbias、第二电阻rbias/m；所述第一电阻和第二电阻的阻值比例为m:1，m是三极管qb2和qb1管子个数之比；
3.根据权利要求1所述的基于zoom adc的全动态温度测量方法，其特征在于，所述的bipolar核心电路包括pmos管m3、pmos管m4、pnp三极管qb3、pnp三级管qb4；
4.根据权利要求1所述的基于zoom adc的全动态温度测量方法，其特征在于，所述缩放式模数转换器zoom adc中，所述模拟前端的输出信号与sar adc的输入相连，由sar adc进行粗转换；sar adc的输出与二阶δ-σadc的输入相连，由二阶δ-σadc进行精转换，转换结果输出到数字后端中。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭代晓，刘洁，王伟，杨张斌，蔡熹，陈飞宇，孙文才，何乐年，丁勇，吕纪帆，
申请(专利权)人：中国三峡建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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