一种低功耗低电压温度传感电路制造技术

一种低功耗低电压温度传感电路，包括六个PMOS晶体管和两个二极管串联电路，第一PMOS管和第五PMOS管的栅极和源极接电源，第一二极管串联电路的负端接地，正端接第一PMOS管漏极，第二PMOS管的源极接第一PMOS管漏极，栅极和漏极接第三PMOS管源极；第三PMOS管的源极接第二PMOS管漏极，栅极和漏极接第四PMOS管源极；第四PMOS管的源极接第三PMOS管漏极，栅极和漏极接第六PMOS管的源极和栅极；第一二极管串联电路的负端接第六PMOS管的源极和栅极，正端与第五PMOS管的漏极相连后作为输出端；第六PMOS管的漏极接地。本发明专利技术芯片面积小，功耗低，能够满足各种低功耗电子产品的使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗低电压温度传感电路
本专利技术涉及一种适用于低功耗电子产品的低功耗低电源电压温度传感电路，属于半导体器件

技术介绍
温度传感器广泛地应用于各种电子系统当中。对于应用于低功耗物联网系统中的温度传感电路，通常要求尽可能地降低其功耗来保证系统的整体功耗，同时要求其电路结构尽可能简单以减小物联网芯片的面积。由于绝大多数传统温度传感电路使用了热电阻和启动电路，使得其功耗较高、芯片面积以及所需电源电压加大，限制了温度传感电路在低功耗电子产品中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种低功耗低电压温度传感电路，以满足低功耗电子产品的使用要求。本专利技术所述问题是以下述技术方案解决的：一种低功耗低电压温度传感电路，包括六个PMOS晶体管和两个二极管串联电路，第一PMOS管M1和第五PMOS管M5的栅极和源极短接后接电源正极，第一二极管串联电路的负端接地，正端接第一PMOS管M1的漏极，第二PMOS管M2的源极接第一PMOS管M1的漏极，栅极和漏极短接后接第三PMOS管M3的源极；第三PMOS管M3的源极接第二PMOS管M2的漏极，栅极和漏极短接后接第四PMOS管M4的源极；第四PMOS管M4的源极接第三PMOS管M3的漏极，栅极和漏极短接后接第六PMOS管M6的源极和栅极；第一二极管串联电路的负端接第六PMOS管M6的源极和栅极，正端与第五PMOS管M5的漏极相连后作为输出端；第六PMOS管M6的漏极接地。上述低功耗低电压温度传感电路，所述第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5和第六PMOS管M6的衬底都与各自的源极相连。上述低功耗低电压温度传感电路，所述第一PMOS管M1和第六PMOS管M6的宽长比和尺寸均相同，第一PMOS管M1与第五PMOS管M5的宽长比之比为2/1。上述低功耗低电压温度传感电路，所述第二PMOS管M2、第三PMOS管M3和第四PMOS管M4的宽长比和尺寸均相同。上述低功耗低电压温度传感电路，所述第一二极管串联电路包括三个二极管，第一二极管D1的正端接第一PMOS管M1的漏极，负端接第二二极管D2正端，第三二极管D3的负端接地，正端接第二二极管D2负端。上述低功耗低电压温度传感电路，所述第二二极管串联电路包括第四二极管D4和第五二极管D5，第四二极管D4的正端接第五PMOS管M5的漏极，第五二极管D5的正端接第四二极管D4的负端，负端接第六PMOS管M6的源极和栅极。本专利技术由栅源短接的PMOS晶体管提供皮安级大小的偏置电流，同传统温度传感电路相比，该电路省去了启动电路和电阻元件，电路结构更加简单，不仅芯片面积小，整体功耗极低，而且可在较低的电源电压下工作，并获得较高的灵敏度，能够满足各种低功耗电子产品的使用要求。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详述。图1为本专利技术的电原理图；图2为本专利技术的输出电压温度特性曲线图；图3为本专利技术消耗电流温度特性曲线图。图中各标号为：M1～M6、第一PMOS晶体管～第六PMOS晶体管，D1～D5、第一二极管～第五二极管。具体实施方式本专利技术提供了一种低功耗低电压温度传感电路，该电路结构简单，可在低功耗以及低电源电压下，实现高灵敏度、高精确测量。参看图1，本专利技术包括六个PMOS晶体管和五个二极管，第一PMOS管M1的栅极和源极短接后连接电源电压VDD，第一PMOS管M1的漏极与第一二极管D1正端相连，第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3串联，第三二极管D3的负端接地；第二PMOS管M2的源极与第一二极管D1正端相连，第二PMOS管M2的栅极和漏极短接后与第三PMOS管M3的源极相连；第三PMOS管M3的栅极和漏极短接后与第四PMOS管M4的源极相连；第四PMOS管M4的栅极和漏极短接后与第六PMOS管M6的源极相连；第五PMOS管M5的栅极和源极短接后连接电源电压VDD，第五PMOS管M5的漏极与第四二极管D4正端相连；第四二极管D4和第五二极管D5串联，第五二极管D5的负端与第六PMOS管M6的源极相连；第六PMOS管M6的栅极和源极短接，漏极接地。第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5和第六PMOS管M6的衬底都与各自的源极相连。第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5和第六PMOS管M6均工作在亚阈值区。第一PMOS管M1和第六PMOS管M6宽长比及尺寸设置相同，第一PMOS管M1与第五PMOS管M5的宽长比之比为2/1,流过第一PMOS管M1的电流I1、注入第一二极管D1的电流I2、注入第二PMOS管M2的电流I3、流过第五PMOS管M5的电流I4与第六PMOS管M6的电流I5的关系可以表示如下：I1＝2I2＝2I3＝2I4＝I5当电流I2注入二极管D1、D2和D3时，在第一二极管D1的正端产生负温度系数电压V1，V1的表达式如下：其中Vg0是硅在绝对温度0K时的带隙电压值，VTH0是第一PMOS管M1在绝对温度0K时的阈值电压，λ是与温度无关的常数。第二PMOS管M2、第三PMOS管M3和第四PMOS管M4宽长比及尺寸设置相同，当电流I3注入PMOS管M2～M4时，在PMOS管M2的源极和M4的漏极两端产生正温度系数电压VPTAT，该电压可以表示如下：VPTAT＝3ηVTln(K1/2K3)其中K3是第三PMOS管M3的宽长比，η是亚阈值斜率因子。第一二极管D1正端的第一负温度系数电压V1减去PMOS管M2源极与M4漏极两端的正温度系数电压得到第二负温度系数电压V2，V2加上第四二极管D4和第五二极管D5两端的负温度特性电压得到输出电压VOUT，其中第四二极管D4正端到第五二极管D5负端两端的负温度特性电压是第一负温度系数电压V1的2/3，所述输出电压VOUT公式表示如下：设置第一PMOS管M1和第六PMOS管M6宽长比尺寸为800/4(μm),第五PMOS管M5的尺寸为400/4(μm)，PMOS晶体管M2～M4的尺寸都为4/4(μm)，通过CadenceSpetre仿真得到如图2所示的仿真图，仿真表明在温度范围从-40℃到100℃，标准工艺角(ttcorner)下产生的输出电压负温度系数为-8.9mV/℃，输出线性电压范围0.65V～1.9V,电源电压为2.5V。如图3所示的仿真图，在27℃时，电路电流消耗仅为775pA，整体功耗为1.938nW，在最高温度100℃时，电路电流消耗仅为27nA,整体功耗为67.5nW。该电路在较低的电源电压下正常工作，满足低功耗要求，同时能实现较高的灵敏度，该电路不需要电阻元件以及启动电路，电路结构简单，易于实现。以上所述仅为本专利技术的实施例，并非因此限制本专利技术的专利范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗低电压温度传感电路，其特征是，包括六个PMOS晶体管和两个二极管串联电路，第一PMOS管(M1)和第五PMOS管(M5)的栅极和源极短接后接电源正极，第一二极管串联电路的负端接地，正端接第一PMOS管(M1)的漏极，第二PMOS管(M2)的源极接第一PMOS管(M1)的漏极，栅极和漏极短接后接第三PMOS管(M3)的源极；第三PMOS管(M3)的源极接第二PMOS管(M2)的漏极，栅极和漏极短接后接第四PMOS管(M4)的源极；第四PMOS管(M4)的源极接第三PMOS管(M3)的漏极，栅极和漏极短接后接第六PMOS管(M6)的源极和栅极；第一二极管串联电路的负端接第六PMOS管(M6)的源极和栅极，正端与第五PMOS管(M5)的漏极相连后作为输出端；第六PMOS管(M6)的漏极接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种低功耗低电压温度传感电路，其特征是，包括六个PMOS晶体管和两个二极管串联电路，第一PMOS管(M1)和第五PMOS管(M5)的栅极和源极短接后接电源正极，第一二极管串联电路的负端接地，正端接第一PMOS管(M1)的漏极，第二PMOS管(M2)的源极接第一PMOS管(M1)的漏极，栅极和漏极短接后接第三PMOS管(M3)的源极；第三PMOS管(M3)的源极接第二PMOS管(M2)的漏极，栅极和漏极短接后接第四PMOS管(M4)的源极；第四PMOS管(M4)的源极接第三PMOS管(M3)的漏极，栅极和漏极短接后接第六PMOS管(M6)的源极和栅极；第一二极管串联电路的负端接第六PMOS管(M6)的源极和栅极，正端与第五PMOS管(M5)的漏极相连后作为输出端；第六PMOS管(M6)的漏极接地。


2.根据权利要求1所述的一种低功耗低电压温度传感电路，其特征是，所述第一PMOS管(M1)、第二PMOS管(M2)、第三PMOS管(M3)、第四PMOS管(M4)、第五PMOS管(M5)和第六PMOS管(M6)的衬底都与各自的源极相连。

【专利技术属性】
技术研发人员：张立强，徐建民，狄建兴，李国峰，胡锦龙，张勇，崔立志，郝建军，郑玉南，李永斌，杨铁生，宋学忠，齐敬伟，周志勇，
申请(专利权)人：唐山国芯晶源电子有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13