一種溫度傳感器及溫度檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及溫度檢測【技術領域】，本發(fā)明提供一種溫度傳感器及溫度檢測方法，溫度傳感器包括振蕩器、計數器以及計算器；振蕩器用于向計數器輸出某一頻率的周期性信號；計數器用于對周期性信號進行計數，并將信號的計數值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器；計算器用于根據信號的計數值和信號的總時間長度計算溫度值，與現有技術相比，通過簡單的計數器完成現有技術中的模數轉換器的量化功能，由于計數器非常容易實現，因此，簡化了現有技術中對模擬量到數字量轉換這個環(huán)節(jié)的復雜性，具有結構簡單、易于實施、占用芯片面積小以及功耗低的優(yōu)點。
【專利說明】一種溫度傳感器及溫度檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及溫度檢測【技術領域】，尤其涉及溫度傳感器及溫度檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著電子信息技術的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對芯片的要求也越來越高:芯片不僅需要支持更多的功能，還需要具有更高的性能，并且需要具有更低的成本。這些日益苛刻的要求，對芯片的設計提出了越來越多的挑戰(zhàn)，芯片中的每一個模塊都要做到精益求精。可惜的是，隨著CMOS工藝特征尺寸越來越小，雖然芯片可以做到速度更快、面積更小，但是各種非理想因素，例如工藝偏差，溫度特性等對芯片的影響也越來越大。芯片中的關鍵模塊，必須要具有抵御這些非理想因素的能力，以維持其性能的穩(wěn)定。這就需要在芯片中增加許多傳感器，來檢測各種器件的工藝偏差，檢測芯片的溫度，并利用傳感器的輸出結果對芯片中的關鍵模塊進行校準或者補償。
[0003]作為諸多傳感器中的一種，溫度傳感器在芯片中具有尤為重要的地位，因為工藝偏差對芯片來說是固定不變的，但溫度的變化卻是時時存在的，因此溫度的檢測和補償必須時時進行。
[0004]目前最好的溫度傳感器器件基于雙極型晶體管，其具有良好的穩(wěn)定性和線性度，能夠實現高精度的測量。CMOS工藝能夠提供襯底寄生縱向PNP管(VPNP)，被廣泛用于在CMOS工藝上設計溫度傳感器，同樣具有良好的特性。如圖1所示，是一個典型的CMOS溫度傳感器組成框圖，它包括模擬前端101，模數轉換器(ADC) 102以及數字接口 103。
[0005]如圖2所示，是圖1的一個具體實施例，也是現有技術中被廣泛應用的溫度傳感器架構，通過2個PNP管的Vbe電壓之差實現溫度檢測目的。其中，PNP管Ql的面積為A，PNP管Q2的面積為m -A ;也就是說PNP管Q2面積是PNP管Ql面積的m倍。電流源201和202，通常采用PMOS管進行設計，其中電流源201的電流為P *Ib，電流源202的電流為Ib ;也就是說電流源201的電流是電流源202電流的P倍，將Vtsp、Vtsn以差分的方式送給模數轉換器(ADC) 203進行量化。該差分電壓用數學公式表示為:
【權利要求】
1.一種溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括振蕩器、計數器以及計算器； 所述振蕩器用于向所述計數器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數器用于對所述周期性信號進行計數，并將信號的計數值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述計算器用于根據所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
2.如權利要求1所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器用于根據所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據以下公式計算溫度值:
其中，T0為額定溫度，R0為額定阻值，m為計數器位數，q為信號的計數值，Fref為計數器的參考頻率，α為電阻的溫度系數。
3.一種基于如權利要求1所述的溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述溫度檢測方法包括以下步驟: 所述振蕩器向計數器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數器對所述周期性信號進行計數，并將信號的計數值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述計算器根據所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
4.如權利要求3所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據以下公式計算溫度值:
其中，T0為額定溫度，R0為額定阻值，m為計數器位數，q為信號的計數值，Fref為計數器的參考頻率，α為電阻的溫度系數。
5.一種溫度傳感器，其特征在于，所述溫度傳感器包括振蕩器、存儲器、計數器以及計算器； 所述振蕩器用于向所述計數器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數器用于對所述周期性信號進行計數，并將信號的計數值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 所述存儲器用于存儲芯片在出廠校準時在額定溫度下輸入周期性信號后得到的初始計數值，并將所述初始計數值發(fā)送給所述計算器； 所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
6.如權利要求5所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數，％為信號的初始計數值，q為信號的計數值。
7.如權利要求5所述的溫度傳感器，其特征在于，所述振蕩器為RC振蕩器，所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值具體為: 根據以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數，Citl為信號的初始計數值，q為信號的計數值，Aq為計數差值，定義為Aq = q-q(l。
8.一種基于如權利要求5所述的溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述溫度檢測方法還包括以下步驟: 所述振蕩器向所述計數器輸出某一頻率的周期性信號； 所述計數器對所述周期性信號進行計數，并將信號的計數值和信號的總時間長度發(fā)送給計算器； 存儲器存儲芯片在出廠校準時在額定溫度下輸入周期性信號后得到的初始計數值，并將所述初始計數值發(fā)送給所述計算器； 所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值。
9.如權利要求8所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數，％為信號的初始計數值，q為信號的計數值。
10.如權利要求8所述的溫度檢測方法，其特征在于，所述計算器根據所述初始計數值、所述信號的計數值和所述信號的總時間長度計算溫度值的步驟具體為: 根據以下公式計算溫度值:
Ttl為額定溫度，α為電阻的溫度系數，Citl為信號的初始計數值，q為信號的計數值，Aq為計數差值，定義為Aq = q-q(l。
【文檔編號】G01K7/00GK104132738SQ201410367630
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權日:2014年7月29日
【發(fā)明者】許建超, 趙琮, 湯江遜, 歐陽振華, 許志玲 申請人:深圳市銳能微科技有限公司