集成cmos溫度傳感器的溫度校準裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種集成CMOS溫度傳感器的單點溫度校準的裝置及方法。該裝置包括集成CMOS溫度傳感器、數(shù)據(jù)處理單元、斜率寄存器、截距寄存器、溫度值寄存器、解碼器以及電流調(diào)整寄存器。本發(fā)明不需要外加電壓源，只需要一個溫度測試點就可提高溫度校準精度，校準速度快，不增加外圍電路，因此大大降低了測試成本。
【專利說明】集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置和方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及集成CMOS溫度傳感器，更具體地，是一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置和方法。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，集成CMOS溫度傳感器利用CMOS工藝中的寄生PNP三極管Ql、Q2及Q3作為感溫元件產(chǎn)生Vbe3和AVbe(Vbe2-Vbei)兩個與溫度相關的電壓信號，其中用于產(chǎn)生Vbe3電壓的電流是可調(diào)電流ITKIM，Vbe3電壓隨溫度升高而減小,具有負溫度特性；AVbe電壓用兩個偏置電流為1:Ρ的PNP管產(chǎn)生，AVbe隨溫度升高而增大，具有正溫度系數(shù)。結合圖2，溫度的讀出值1tt可用一個與溫度線性相關的變量a AVbe (V ΡΤΑΤ)相對一個與溫度無關的常量Vbe3的線性關系α Δ VBE+VBE3 (Vkef)求得。
[0003]然而，由于工藝漂移和芯片封裝，會造成Vbe3隨溫度的變化率而產(chǎn)生變化，從而導致溫度讀出值隨溫度的變化斜率偏離理想值，從而影響溫度傳感器的溫度讀出值精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決CMOS溫度傳感器溫度讀出值隨溫度的變化斜率偏離理想值而導致精度降低的問題，本發(fā)明提出了一種集成CMOS溫度傳感器的單點溫度校準裝置及方法。
[0005]本發(fā)明的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置，包括集成CMOS溫度傳感器，該集成CMOS溫度傳感器包括:
[0006]第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量；
[0007]第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線性關系；
[0008]該溫度校準裝置還包括:
[0009]斜率寄存器，用于寄存該線性關系中的斜率默認值；
[0010]截距寄存器，用于寄存該線性關系中的截距默認值；
[0011]數(shù)據(jù)處理單元，其與該集成CMOS溫度傳感器、該斜率寄存器和該截距寄存器相連接，用于根據(jù)該線性關系，確定所述溫度讀出值；
[0012]溫度值寄存器，其與該數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于寄存所述溫度讀出值；
[0013]電流調(diào)整寄存器，用于寄存電流調(diào)整參數(shù)；
[0014]解碼器，其與該電流調(diào)整寄存器和該CMOS溫度傳感器相連接，用于對該電流調(diào)整參數(shù)進行解碼，并利用解碼后的電流調(diào)整參數(shù)對該第二輸入電流進行調(diào)整。
[0015]本發(fā)明用于集成CMOS溫度傳感器的單點溫度校準方法，包括如下步驟:
[0016]S100，確定該線性關系的斜率默認值和截距默認值，并確定一個電流調(diào)整參數(shù)默認值，該電流調(diào)整參數(shù)默認值經(jīng)過解碼后，用于控制所述第二輸入電流；[0017]S200，選取一個測溫點，根據(jù)該線性關系得到該測溫點下的該溫度讀出值；
[0018]S300，根據(jù)該測溫點和該溫度讀出值，對該電流調(diào)整參數(shù)默認值進行調(diào)整，直至該測溫點和該溫度讀出值相等。
[0019]本發(fā)明不需要外加電壓源，只需要一個溫度測試點就可在_55°C~125°C溫度范圍內(nèi)將溫度傳感器校準到±0.2°C的精度，校準速度快，不增加外圍電路，因此大大降低了測試成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為感溫元件組成的CMOS溫度傳感器圖；
[0021 ] 圖2為Vbe1、Vbe2、Vbe3和Λ Vbe的溫度特性示意圖；
[0022]圖3為溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率的變化示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明用于集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置的組成示意圖；
[0024]圖5為利用溫度校準裝置進行溫度校準的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和【具體實施方式】，對本發(fā)明的用于CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置及方法的組成結構或步驟以及工作原理進行詳細說明。
[0026]結合圖3，Vbe3的負溫度系數(shù)隨Itkim變化而變化。當Itkim變大時電壓Vbe3隨溫度變化的斜率的絕對值變小，由于a AVbe直線斜率只與Ql和Q2的電流比值相關，當電流比值
I=P不變的情況下α Δ Vbe直線斜率不變，因此Vkef = Vbe3+ α Δ Vbe隨溫度變化斜率為正值，由此得到的溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率小于I。當Itkim變小時電壓Vbe3隨溫度變化的斜率的絕對值變大，由于a AVbe直線斜率只與Ql和Q2的電流比值相關，當電流比值1:Ρ不變的情況下α Δ Vbe直線斜率不變，因此Vkef = Vbe3+ α Δ Vbe隨溫度變化斜率為負值，由此得到的溫度傳感器溫度讀出值隨溫度變化斜率大于I。由上面分析可知，可以通過調(diào)整Itkim的大小校準集成CMOS溫度傳感器。
[0027]進一步地用比例值μ作為變量(溫度系數(shù))，其中，
【權利要求】
1.一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置，包括CMOS溫度傳感器，該CMOS溫度傳感器包括: 第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量； 第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線性關系； 其特征在于，該溫度校準裝置還包括: 斜率寄存器，用于寄存該線性關系中的斜率默認值； 截距寄存器，用于寄存該線性關系中的截距默認值； 數(shù)據(jù)處理單元，其與該集成CMOS溫度傳感器、該斜率寄存器和該截距寄存器相連接，用于根據(jù)該線性關系，確定所述溫度讀出值； 溫度值寄存器，其與該數(shù)據(jù)處理單元相連接，用于寄存所述溫度讀出值； 電流調(diào)整寄存器，用于寄存電流調(diào)整參數(shù)； 解碼器，其與該電流調(diào)整寄存器和該CMOS溫度傳感器相連接，用于對該電流調(diào)整參數(shù)進行解碼，并利用解碼后的電流調(diào)整參數(shù)對該第二輸入電流進行調(diào)整。
2.根據(jù)權利要求1所述的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元為微處理器。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的集成CMOS溫度傳感器，其特征在于， 所述第一溫度表征量輸出電路包括并聯(lián)的第一三極管和第二三極管，并且該第一三極管連接有第一鏡像電流源，該第二三極管連接有第二鏡像電流源； 所述第二溫度表征量輸出電路包括第三三極管，該第三三極管連接有第三鏡像電流源。
4.一種集成CMOS溫度傳感器的溫度校準方法，該集成CMOS溫度傳感器包括:第一溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第一輸入電流及該第一輸入電流的倍數(shù)，輸出第一溫度表征量；第二溫度表征量輸出電路，用于根據(jù)第二輸入電流，輸出第二溫度表征量，該第一溫度表征量和該第二溫度表征量決定一個溫度系數(shù)，該CMOS溫度傳感器的溫度讀出值與該溫度系數(shù)呈線性關系；其特征在于，該方法包括以下步驟: S100，確定該線性關系的斜率默認值和截距默認值，并確定一個電流調(diào)整參數(shù)默認值，該電流調(diào)整參數(shù)默認值經(jīng)過解碼后，用于控制所述第二輸入電流； S200，選取一個測溫點，根據(jù)該線性關系得到該測溫點下的該溫度讀出值； S300，根據(jù)該測溫點和該溫度讀出值，對該電流調(diào)整參數(shù)默認值進行調(diào)整，直至該測溫點和該溫度讀出值相等。
5.根據(jù)權利要求4所述的集成CMOS溫度傳感器的溫度校準方法，其特征在于， 所述第一溫度表征量輸出電路包括并聯(lián)的第一三極管和第二三極管，并且該第一三極管連接有第一鏡像電流源，該第二三極管連接有第二鏡像電流源； 所述第二溫度表征量輸出電路包括第三三極管，該第三三極管連接有第三鏡像電流源。
【文檔編號】G01K15/00GK103528714SQ201310454640
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權日:2013年9月27日
【發(fā)明者】李鵬, 丁學欣 申請人:上海貝嶺股份有限公司