脉宽调制的温度传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种脉宽调制的温度传感器，要解决的技术问题是提高温度传感器的测量精度。本发明专利技术的脉宽调制的温度传感器包括带隙基准电路、温度检测电路和脉宽调制振荡器电路。本发明专利技术与现有技术相比，采用基于标准的ＣＭＯＳ工艺下的带隙基准电路，以脉宽调制ＰＷＭ方式输出的温度传感器电路，有效地克服了频率输出方式下电源电压、工艺偏差对测量精度的影响，通过电流复用的振荡器电路产生占空比与温度成正比的ＰＷＭ信号输出，由于占空比只与带隙基准电压和测量温度有关，与电源电压无关，与充电电流及电容的大小无关，消除了工艺偏差和比较器失调电压对占空比的影响，因此，温度测量的精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温度传感器电路，特别是一种标准的CMOS工艺下的脉宽 调制的温度传感器电路。
技术介绍
集成温度传感器在温度检测系统和需要温度保护的集成芯片中应用越来越多，现有技术的各种面积小、功耗低的温度传感器，主要有三种信号输出方式 模拟方式、数字方式以及频率方式。采用模拟输出的温度传感器需要外加线性 化电路及校准，使成本增加；采用数字方式输出需要在片上集成A/D，把模拟 量转换成数字信号输出，占用较大的芯片面积，并且功耗较大；采用频率输出 能使电路精简，功耗很低，性能更可靠，但集成的振荡器电路受电源电压、充 电电流、电容以及工艺偏差等因素的影响，测量精度相对较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脉宽调制的温度传感器，要解决的技术问题是提 高温度传感器的测量精度。本专利技术采用以下技术方案 一种脉宽调制的温度传感器，包括带隙基准电 路、温度检测电路和脉宽调制振荡器电路；带隙基准电路产生带隙基准电压， 并且为温度检测电路的第一电流源和脉宽调制振荡器电路的第二电流源提供偏 置电压；温度检测电路感应温度的变化，产生与温度成正比例关系的温度检测 电压；脉宽调制振荡器电路用温度检测电压来调制振荡器输出脉冲信号的占空 比，产生占空比与温度成正比的脉宽调制信号，由脉宽调制振荡器电路的输出端输出。本专利技术的温度检测电路包含第一电流源和第一电阻，第一电流源经过第一 电阻后连接到地。本专利技术的第一电流源由第二十二场效应管、第二十三场效应管构成；第二十二场效应管的源极接电源，其漏极接第二十三场效应管的源极，第二十三场 效应管的漏极是第一电流源的输出端，连接到第一电阻的一端，产生温度检测 电压。本专利技术的脉宽调制振荡器电路包含比较器电路模块，D触发器电路模块，两个二选一选择器，第一至第四场效应管，第一和第二电容器，反向器，第二电流源；比较器电路模块的输出端与D触发器电路模块的时钟控制端CP相连，其正向输入端与第一二选一选择器的输出端相连，反向输入端与第二二选一选择器 的输出端相连；D触发器电路模块的反向输出端g与其数据输入端D相连，其正向输出端Q作为脉宽调制振荡器电路的输出端，并与反向器的输入端相连，并连接 到第二场效应管和第四场效应管的栅极以及第一二选一选择器、第二二选一选 择器的选择控制端sel，反向器的输出端与第一场效应管、第三场效应管的栅极 相连；第一场效应管、第三场效应管的漏极与第一电容器的一端相连，并连接 到第一二选一选择器的输入端l，第二场效应管、第四场效应管的漏极与第二电 容器的一端相连，并连接到第一二选一选择器的输入端O，第三场效应管和第四 场效应管的源极以及第一电容器、第二电容器的另一端接地，第一场效应管和 第二场效应管的源极相连并连接到第二电流源的输出端；由温度检测电路产生 的温度检测电压连接到第二二选一选择器的输入端O，由带隙基准电路产生的带 隙基准电压与第二二选一选择器的输入端l相连。本专利技术的第二电流源由第三十八场效应管、第三十九场效应管构成；第三十八场效应管的源极接电源，其漏极接第三十九场效应管的源极，第三十九场 效应管的漏极是第二电流源的输出端，连接到第一场效应管和第二场效应管的 源极。 -本专利技术的比较器电路模块由第二十四至第三十七效应管构成；第三十场效应管、第三十一场效应管源极与第二十九场效应管漏极相连，第二十九场效应管的源极与第二十八场效应管漏极相连，第二十八场效应管源极连接电源电压； 第三十场效应管栅极作为比较器电路模块的反向输入端与第二二选一选择器的 输出端相连，第三十一场效应管栅极作为比较器电路模块的正向输入端与第一 二选一选择器的输出端相连；第三十场效应管的漏极与第三十二场效应管、第 三十四场效应管漏极以及第二十七场效应管、第三十二场效应管、第三十三场 效应管栅极相连，第三十一场效应管的漏极与第三十三场效应管、第三十五场 效应管漏极以及第三十四场效应管、第三十五场效应管、第三十七场效应管栅 极相连；第三十七场效应管漏极和第三十六场效应管的栅极、漏极以及第二十 六场效应管栅极相连，第二十六场效应管的漏极与第二十七场效应管漏极以及 第二十四场效应管和第二十五场效应管栅极相连；第二十四场效应管和第二十 五场效应管电连接构成反向器作为比较器电路模块的输出级，其漏极共接作为 比较器电路模块的输出端与D触发器电路模块的时钟控制端CP相连；第二十四场 效应管、第二十六场效应管和第三十六场效应管的源极接电源电压；第二十五 场效应管、第二十七场效应管、第三十二场效应管、第三十三场效应管以及第 三十四场效应管、第三十五场效应管、第三十七场效应管的源极接地。本专利技术的带隙基准电路由第五至第二十一场效应管、第一至第三双极结型 晶体管、第二电阻、第三电阻及第三电容构成；第八场效应管、第十一场效应 管、第十三场效应管、第十九场效应管、第二十一场效应管、第二十三场效应管、第二十九场效应管、第三十九场效应管共栅并且与第六场效应管漏极以及 第五场效应管栅极、漏极相连，第七场效应管、第十场效应管、第十二场效应 管、第十八场效应管、第二十场效应管、第二十二场效应管、第二十八场效应 管、第三十八场效应管共栅并且与第八场效应管、第九场效应管漏极相连，第 七场效应管的源极接电源电压，其漏极接第八场效应管的源极，第五场效应管 的源极接电源电压；第十场效应管源极接电源电压，漏极与第十一场效应管源 极相连，第十一场效应管漏极与第十四场效应管栅极相连并通过第二电阻与第一双极结型晶体管发射极相连，第一双极结型晶体管基极与集电极接地；第十 八场效应管源极接电源电压，漏极与第十九场效应管源极相连，第十九场效应 管漏极与第十五场效应管栅极相连并连接到第二双极结型晶体管的发射极，第 二双极结型晶体管基极与集电极接地；第二十场效应管源极接电源电压，漏极 与第二十一场效应管源极相连，第二十一场效应管漏极作为带隙基准电压的输 出端与第二二选一选择器的输入端l相连，并通过第三电阻与第三双极结型晶体 管发射极相连，第三双极结型晶体管基极与集电极接地；第十二场效应管源极 接电源电压，漏极与第十三场效应管源极相连，第十三场效应管漏极第十四场 效应管、第十五场效应管源极相连，第十四场效应管漏极与第十六场效应管漏 极相连，还连接到第六场效应管和第九场效应管的栅极，并通过第三电容接地， 第六场效应管和第九场效应管的源极接地；第十六场效应管栅极与第十五场效 应管漏极以及第十七场效应管栅极、漏极相连，第十六场效应管和第十七场效 应管的源极接地。本专利技术与现有技术相比，采用基于标准的CMOS工艺下的带隙基准电路， 以脉宽调制PWM方式输出的温度传感器电路，有效地克服了频率输出方式下电 源电压、工艺偏差对测量精度的影响，通过电流复用的振荡器电路产生占空比与温度成正比的P丽信号输出，由于占空比只与带隙基准电压和测量温度有关， 与电源电压无关，与充电电流及电容的大小无关，消除了工艺偏差和比较器失 调电压对占空比的影响，因此，温度测量的精度较高。附图说明图1是本专利技术实施例的电路原理图。图2是图1中各关键结点的电压波形图。 图3是图1的电路图。图4是带隙基准电压Kef与温度的关系。图5是Fs与温度的线性关系。 图6是温度测量误差。图7是带隙基准电路和振荡器及温度检测电路功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉宽调制的温度传感器，其特征在于：所述脉宽调制的温度传感器包括带隙基准电路（１０）、温度检测电路（２０）和脉宽调制振荡器电路（３０）；带隙基准电路（１０）产生带隙基准电压（Ｖ↓［ｒｅｆ］），并且为温度检测电路（２０）的第一电流源（Ｉ↓［ＰＴＡＴ］）和脉宽调制振荡器电路（３０）的第二电流源（Ｉ↓［Ｓ］）提供偏置电压；温度检测电路（２０）感应温度的变化，产生与温度成正比例关系的温度检测电压（Ｖｓ）；脉宽调制振荡器电路（３０）用温度检测电压（Ｖｓ）来调制振荡器输出脉冲信号的占空比，产生占空比与温度成正比的脉宽调制信号，由脉宽调制振荡器电路（３０）的输出端输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令荣，熊立志，武岳山，王振华，刘岩，
申请(专利权)人：深圳市远望谷信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]