一种ＣＭＯＳ开关电流温度传感器电路制造技术

本实用新型专利技术涉及一种ＣＭＯＳ开关电流温度传感器电路，它包括电压产生电路、运算放大器、输入电容、反馈电容、电阻分压器、控制电路和若干ＭＯＳ开关，所述电压产生电路与一外部电源连接，输出第一极间电压和第二极间电压；所述运算放大器的反相输入端通过所述输入电容与电压产生电路连接，接收所述的第一极间电压，其同相输入端接收所述的第二极间电压，其输出端分两路分别输出一基准电压和一正温度系数电压。本实用新型专利技术利用动态单元匹配技术，能为一个较小的电压差ΔＶｂｅ产生一个精确的放大系数，并产生一个精确的与温度无关的基准电压和与温度成正比例变化的正温度系数电压，从而有效提高温度传感器的温度检测精度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器领域，尤其涉及一种可以广泛应用于温度保护模块和工业工艺控制系统的CMOS开关电流温度传感器电路。
技术介绍
在工农业生产和科学研究过程中，温度是需要测量和控制的一个重要参数，因此， 在各种传感器中，温度传感器是应用最广泛的一种，而其中CMOS温度传感器与传统类型温 度传感器相比，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点，因此在温度传感 器应用领域具有突出地位。但是,普通 CMOS 温度传感器由于 PTAT (Proportional To AbsoluteTemperature, 与温度成正比例变化的)电压的精度的限制，主要有两个缺陷一是双极晶体管对的失配； 二是由MOS晶体管组成的电流源电路的失配。因此，由于这两个缺陷会造成双极晶体管对 的基极和发射极间电压之差的相对误差大大增加，从而造成温度传感器对温度的检测不精确。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的不足，本技术旨在提供一种CMOS开关电流温 度传感器电路，以实现能够同时输出一与温度无关的电压和一与温度相关的电压、提高温 度传感器检测精度的目的。本技术所述的一种CMOS开关电流温度传感器电路，它包括电压产生电路、运 算放大器、输入电容、反馈电容、电阻分压器、控制电路和若干MOS开关，所述电压产生电路与一外部电源连接，输出第一极间电压和第二极间电压；所述运算放大器的反相输入端通过所述输入电容与电压产生电路连接，接收所述 的第一极间电压，其同相输入端接收所述的第二极间电压，其输出端分两路分别输出一基 准电压和一正温度系数电压；所述反馈电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，其另一端与所述电阻 分压器连接；所述电阻分压器的一端与所述运算放大器输出端输出正温度系数电压的一路连 接，其另一端接地；所述控制电路分别与所述电压产生电路和若干MOS开关连接，一方面设置所述第 一极间电压和第二极间电压的大小，另一方面控制所述MOS开关的开闭；所述若干MOS开关包括第一 MOS开关至第七MOS开关，所述第一 MOS开关串联在 所述电压产生电路和输入电容之间，第二 MOS开关的一端与所述电压产生电路连接，其另 一端连接在所述输入电容和第一 MOS开关之间，第三MOS开关串联在所述反馈电容和电阻 分压器之间，第四MOS开关串联在所述运算放大器的输出端和电阻分压器之间，第五MOS开 关串联在所述运算放大器输出端输出基准电压的一路上，第六MOS开关的一端连接在所述反馈电容和第三MOS开关之间，其另一端接地，第七MOS开关的一端与所述运算放大器的同 相输入端连接，另一端连接在所述第六MOS开关与反馈电容之间。在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，电压产生电路包括第一电流源、第二 电流源、第一双极晶体管和第二双极晶体管，所述第一电流源和第二电流源的输入端同时 与所述的外部电源连接，所述第一电流源的输出端与第一双极晶体管的发射极连接，所述 第二电流源的输出端与第二双极晶体管的发射极连接，所述第一双极晶体管的基极、集电 极以及第二双极晶体管的基极、集电极同时接地。在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，所述运算放大器的反相输入端依次 通过所述输入电容和第一 MOS开关与第一双极晶体管的发射极连接，其同相输入端与所述 第二双极晶体管的发射极连接。在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，所述的电阻分压器包括串联连接的 第一电阻和第二电阻，且所述第三MOS开关连接到所述第一电阻和第二电阻之间。 由于采用了上述的技术解决方案，本技术利用DEM(Dynamic ElementMatching)技术，即动态单元匹配技术，能为一个较小的电压差AVbe产生一个精 确的放大系数，即把AVbe信号在自调零开关电容电路中放大，并产生一个精确的与温度 无关的基准电压和与温度成正比例变化的正温度系数电压，从而有效提高温度传感器的温 度检测精度。附图说明图1是用于产生PTAT电压的DEM偏置电路的框图；图2是本技术的CMOS开关电流温度传感器电路的框图；图3是本技术的CMOS开关电流温度传感器电路中控制电路的原理图；图4是本技术中第一 MOS开关Sl至第七MOS开关S7的工作时序图；图5是本技术CMOS开关电流温度传感器电路在T2节拍时的等效电路图；图6是本技术CMOS开关电流温度传感器电路在T3节拍时的等效电路图；图7是本技术CMOS开关电流温度传感器电路在T5节拍时的等效电路图；图8是本技术CMOS开关电流温度传感器电路在T6节拍时的等效电路图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行详细介绍。如图2、图3所示，本技术的一种CMOS开关电流温度传感器电路，包括电压产 生电路1、运算放大器A0、输入电容Cl、反馈电容C2、电阻分压器2、控制电路3和若干MOS 开关，其中，若干MOS开关包括第一 MOS开关Sl至第七MOS开关S7。电压产生电路1包括第一电流源il、第二电流源i2、第一双极晶体管Ql和第二双 极晶体管Q2，第一电流源il和第二电流源i2的输入端同时与外部电源VDD连接，第一电流 源il的输出端与第一双极晶体管Ql的发射极连接，第二电流源i2的输出端与第二双极晶 体管Q2的发射极连接，第一双极晶体管Ql的基极、集电极以及第二双极晶体管Q2的基极、 集电极同时接地，电压产生电路1最终输出第一双极晶体管Ql的基极和发射极间的第一极 间电压Vbel以及第二双极晶体管Q2的基极和发射极间的第二极间电压Vbe2。运算放大器AO的反相输入端通过输入电容Cl和第一 MOS开关Sl与第一双极晶 体管Ql的发射极连接，接收第一极间电压Vbel，其同相输入端与第二双极晶体管Q2的发射 极连接，接收第二极间电压Vbe2，其输出端分两路分别输出一基准电压Vref和一正温度系 数电压Vptat。反馈电容C2的一端与运算放大器AO的反相输入端连接，其另一端与电阻分压器 2连接。电阻分压器2包括串联连接的第一电阻Rl和第二电阻R2，第一电阻Rl的另一端 与运算放大器AO输出端输出正温度系数电压Vptat的一路连接，第二电阻R2的另一端接 地。控制电路3分别与电压产生电路1以及第一 MOS开关Sl至第七MOS开关S7连接， 一方面设置第一极间电压Vbel和第二极间电压Vbe2的大小，另一方面控制第一 MOS开关 Sl至第七MOS开关S7的开闭。第一 MOS开关Sl串联在电压产生电路1和输入电容Cl之间，第二 MOS开关S2的 一端与电压产生电路1连接，其另一端连接在输入电容Cl和第一 MOS开关Sl之间，第三 MOS开关S3的一端与反馈电容C2连接，其另一端连接到第一电阻Rl和第二电阻R2之间， 第四MOS开关串联在运算放大器AO的输出端和电阻分压器2之间，第五MOS开关S5串联 在运算放大器AO输出端输出基准电压Vref的一路上，第六MOS开关S6的一端连接在反馈 电容C2和第三MOS开关S3之间，其另一端接地，第七MOS开关S7的一端与运算放大器AO 的同相输入端连接，另一端连接在第六MOS开关与反馈电容C2之间。上述电路主要是基于DEM技术，该技术原理可如图1所示，图中包括一对开关控 制电流流向晶体管Q1’、Q2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＭＯＳ开关电流温度传感器电路，其特征在于，所述的电路包括电压产生电路、运算放大器、输入电容、反馈电容、电阻分压器、控制电路和若干ＭＯＳ开关，所述电压产生电路与一外部电源连接，输出第一极间电压和第二极间电压；所述运算放大器的反相输入端通过所述输入电容与电压产生电路连接，接收所述的第一极间电压，其同相输入端接收所述的第二极间电压，其输出端分两路分别输出一基准电压和一正温度系数电压；所述反馈电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，其另一端与所述电阻分压器连接；所述电阻分压器的一端与所述运算放大器输出端输出正温度系数电压的一路连接，其另一端接地；所述控制电路分别与所述电压产生电路和若干ＭＯＳ开关连接，一方面设置所述第一极间电压和第二极间电压的大小，另一方面控制所述ＭＯＳ开关的开闭；所述若干ＭＯＳ开关包括第一ＭＯＳ开关至第七ＭＯＳ开关，所述第一ＭＯＳ开关串联在所述电压产生电路和输入电容之间，第二ＭＯＳ开关的一端与所述电压产生电路连接，其另一端连接在所述输入电容和第一ＭＯＳ开关之间，第三ＭＯＳ开关串联在所述反馈电容和电阻分压器之间，第四ＭＯＳ开关串联在所述运算放大器的输出端和电阻分压器之间，第五ＭＯＳ开关串联在所述运算放大器输出端输出基准电压的一路上，第六ＭＯＳ开关的一端连接在所述反馈电容和第三ＭＯＳ开关之间，其另一端接地，第七ＭＯＳ开关的一端与所述运算放大器的同相输入端连接，另一端连接在所述第六ＭＯＳ开关与反馈电容之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：师帅，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]