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应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器制造技术

技术编号:40596567 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-12 21:59
本发明专利技术涉及应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,包括依次连接的偏置电路、感温电路以及单位增益缓冲电路,所述偏置电路与所述单位增益缓冲电路连接。偏置电路包含启动电路,所述启动电路用于保证上电之后电路进入正常工作状态,同时为所述感温电路提供偏置电流I<subgt;bias</subgt;,所述感温电路再将温度信息转换为负温度系数模拟电压信号2V<subgt;BE</subgt;;为了驱动较大片外负载,2V<subgt;BE</subgt;需要经过一个单位增益缓冲器来保持输出电压不受外部负载影响,因此最后由单位增益缓冲电路对2V<subgt;BE</subgt;进行缓冲输出模拟电压信号TAO。其能通过常温校准实现全温度范围的失调电压补偿,使得单位增益缓冲器输入信号实现完美缓冲,从而提升系统整体性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及运放缓冲器,尤其是涉及应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器。


技术介绍

1、单位增益缓冲器(unitygainbuffer)指电压增益为1的运放电路,即运算放大器不提供任何信号放大,输出电压信号与输入电压信号相同。在一个电路系统中,电源有内阻,负载有阻抗,对电压型负载来说电源内阻越小、负载阻抗越大,系统性能越好,低阻抗负载和高内阻电源会导致负载无法获得较高电压,这种情况下就需要加入缓冲器来提升系统性能。

2、现有的技术中,理想缓冲器的特性是输入阻抗无穷大,输出阻抗很小,在缓冲器之后接负载可以保证负载获得较大电压,同时使电路功率受到很小的干扰。运放电路具有高输入阻抗特性,作为缓冲器使用可以起到阻抗变换的作用。而作为运算放大器的非理想特性之一,失调电压意味着无论开环连接或者反馈连接,当两个输入端都接地时,理论上输出应该是0,但实际电路中运放内部两输入支路无法完全平衡,输出不可能为0。考虑到此处引入的误差会对温度传感器的精度造成较大影响,因此,在兼顾成本的同时对单位增益缓冲器带来的失调电压进行校准是很有必要的。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的是提供应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其能通过常温校准实现全温度范围的失调电压补偿,使得单位增益缓冲器输入信号实现完美缓冲,从而提升系统整体性能。

2、本专利技术的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的:

3、应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,包括依次连接的偏置电路、感温电路以及单位增益缓冲电路,所述偏置电路与所述单位增益缓冲电路连接;

4、所述偏置电路,用以为所述感温电路提供偏置电流;

5、所述感温电路,用以根据所述偏置电流,将温度信息转换为负温度系数模拟电压信号;

6、所述单位增益缓冲电路,用以根据所述负温度系数模拟电压信号进行缓冲后,输出模拟电压信号,以作为温度信息参数。

7、作为本专利技术的进一步的技术方案:所述偏置电路包含启动电路,所述启动电路用于保证上电之后电路进入正常工作状态,同时为所述感温电路提供偏置电流ibias,所述感温电路再将温度信息转换为负温度系数模拟电压信号2vbe;

8、为了驱动较大片外负载,2vbe需要经过一个单位增益缓冲器来保持输出电压不受外部负载影响,因此最后由单位增益缓冲电路对2vbe进行缓冲输出模拟电压信号tao。

9、作为本专利技术的进一步的技术方案:在单位增益缓冲电路中,差分输入端两支路电压由一对可调偏置电压vb调节,当差分输入端电压不同时,通过调节电流差来实现对输出端的补偿,从而通过反馈使差分输入端完全相等,对失调电压的校准过程只需在常温下完成便能实现全温度范围内的offset补偿。

10、作为本专利技术的进一步的技术方案:所述偏置电路用于提供一个相对稳定的恒温偏置电流,减少单增益缓冲器重要性能指标受温度等因素变化的影响。

11、作为本专利技术的进一步的技术方案:所述感温电路内的温度传感元件由bjt的基极和发射极间电压堆叠组成。

12、作为本专利技术的进一步的技术方案:所述感温电路包括:

13、第一校准电路cal1和第二校准电路cal2,所述cal1和所述cal2分别为校准时的两个电流输入端口,

14、第一支路a12与第二支路a1为一对大小比例为12:1的电流拷贝,第三支路b12与第四支路b1.5为一对大小比例为12:1.5的电流拷贝;

15、在没有进行校准的情况下所述第一支路a12与所述第三支路b12的电流完全相同。

16、作为本专利技术的进一步的技术方案:所述第一校准电路cal1与所述第二校准电路cal2两个端口的输入电流由efuse控制器中相关寄存器trim_sens[8:0]的配置调节,其中,trim_sens[8]用以确定输出电压out是增大或减小的方向,trim_sens[7:0]用以确定每个方向的电流大小调节。

17、作为本专利技术的进一步的技术方案:当trim_sens[8]=0时,所述第二校准电路cal2端口电流增加,由于所述第一支路a12与第三支路b12的电流镜像大小完全相同,流经所述第三支路b12的pmos管电流减小,拷贝到所述第四支路b1.5的电流减小,导致所述感温电路输出电压out同步减小。

18、作为本专利技术的进一步的技术方案:当trim_sens[8]=1时,所述第一校准电路cal1端口电流增加,输出电压增大,实现正方向的校准过程。

19、作为本专利技术的进一步的技术方案:在不同工艺、电源的情况下校准时需根据具体情况对efuse控制器中相关寄存器trim_sens[8:0]进行配置,以使电路实际输出电压更接近参考值作为校准原则。

20、综上所述,本专利技术包括以下至少一种有益技术效果:

21、与现有技术相比,本专利技术公开了一种应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其通过efuse中寄存器配置调整偏置电压对来达到改变单增益缓冲器中支路电流,调整电流差的目的,从而使得在缓冲器中引入的失调电压offset可调,在电源电压变化范围为2-5.5v时,整体系统offset调整步进为正负两个方向各32steps,全温度范围内补偿最大可达±11mv。在不同工艺、电源、温度的情况下可灵活调整efuse控制器中相关寄存器trim_os[6:0]的配置来实现失调电压的补偿功能,使得单位增益缓冲器输入信号实现完美缓冲,提升系统整体性能。

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【技术保护点】

1.应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,包括依次连接的偏置电路、感温电路以及单位增益缓冲电路,所述偏置电路与所述单位增益缓冲电路连接;

2.根据权利要求1所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述偏置电路包含启动电路,所述启动电路用于保证上电之后电路进入正常工作状态,同时为所述感温电路提供偏置电流Ibias,所述感温电路再将温度信息转换为负温度系数模拟电压信号2VBE;

3.根据权利要求1所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,在单位增益缓冲电路中,差分输入端两支路电压由一对可调偏置电压VB调节,当差分输入端电压不同时,通过调节电流差来实现对输出端的补偿,从而通过反馈使差分输入端完全相等,对失调电压的校准过程只需在常温下完成便能实现全温度范围内的offset补偿。

4.根据权利要求1所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述偏置电路用于提供一个相对稳定的恒温偏置电流,减少单增益缓冲器重要性能指标受温度等因素变化的影响。

5.根据权利要求1所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述感温电路内的温度传感元件由BJT的基极和发射极间电压堆叠组成。

6.根据权利要求1所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述感温电路包括:

7.根据权利要求6所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述第一校准电路CAL1与所述第二校准电路CAL2两个端口的输入电流由EFUSE控制器中相关寄存器TRIM_SENS[8:0]的配置调节,其中,TRIM_SENS[8]用以确定输出电压OUT是增大或减小的方向,TRIM_SENS[7:0]用以确定每个方向的电流大小调节。

8.根据权利要求7所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,当TRIM_SENS[8]=0时,所述第二校准电路CAL2端口电流增加,由于所述第一支路A12与第三支路B12的电流镜像大小完全相同,流经所述第三支路B12的PMOS管电流减小,拷贝到所述第四支路B1.5的电流减小,导致所述感温电路输出电压OUT同步减小。

9.根据权利要求8所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,当TRIM_SENS[8]=1时,所述第一校准电路CAL1端口电流增加,输出电压增大,实现正方向的校准过程。

10.根据权利要求9所述的应用于BJT温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,在不同工艺、电源的情况下校准时需根据具体情况对EFUSE控制器中相关寄存器TRIM_SENS[8:0]进行配置,以使电路实际输出电压更接近参考值作为校准原则。

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【技术特征摘要】

1.应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,包括依次连接的偏置电路、感温电路以及单位增益缓冲电路,所述偏置电路与所述单位增益缓冲电路连接;

2.根据权利要求1所述的应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述偏置电路包含启动电路,所述启动电路用于保证上电之后电路进入正常工作状态,同时为所述感温电路提供偏置电流ibias,所述感温电路再将温度信息转换为负温度系数模拟电压信号2vbe;

3.根据权利要求1所述的应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,在单位增益缓冲电路中,差分输入端两支路电压由一对可调偏置电压vb调节,当差分输入端电压不同时,通过调节电流差来实现对输出端的补偿,从而通过反馈使差分输入端完全相等,对失调电压的校准过程只需在常温下完成便能实现全温度范围内的offset补偿。

4.根据权利要求1所述的应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述偏置电路用于提供一个相对稳定的恒温偏置电流,减少单增益缓冲器重要性能指标受温度等因素变化的影响。

5.根据权利要求1所述的应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特征在于,所述感温电路内的温度传感元件由bjt的基极和发射极间电压堆叠组成。

6.根据权利要求1所述的应用于bjt温度传感器的高精度运放缓冲器,其特...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐兵易志中
申请(专利权)人:深圳列拓科技有限公司
类型:发明
国别省市:

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