[发明专利]数字温度信号产生装置及产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字温度信号产生装置及产生方法，且特别涉及一种可增加数字温度信号解析度的数字温度信号产生装置及产生方法。

背景技术

在某些场合中，我们必须监控温度的变化。例如，在目前科技的发展趋势中，中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)以及其周边电路的操作频率不断的在提升，首当其冲的问题即是工作时所散发出来的热量也就愈来愈多。为了确保上述的中央处理器、图形处理单元以及其周边的集成电路(Integrated Circuit，IC)能够正常工作而不至于因高温而烧毁，因此温度的监控已经变成一件非常重要的事。

一般电子式的温度检测器都会利用模拟数字转换器来将所取得的模拟温度信号转变为数字信号，然后再将此数字信号转换为数字式的测量结果值。符合奈奎斯特定理(Nyquist Theorem)的模拟数字转换器如果要增加一位元的解析度，势必要直接增加模拟数字转换器的解析度，或是利用数字信号处理演算法做后端处理以增加解析度，前者会使模拟数字转换器面积与设计难度大幅提升，后者需要时间与增加功率消耗才得以使用演算法增加解析度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字温度信号产生装置，可提高数字温度信号的解析度，同时避免增加电路面积。

本发明提出一种数字温度信号产生装置，包括一温度电压产生单元以及一模拟数字转换单元。其中温度电压产生单元于一比较期间比较一温度检测电压以及一基准电压，以输出一比较电压，并于一转换期间依据温度检测电压而输出一模拟温度电压，其中温度检测电压关联于待测环境的温度，而基准电压为温度检测电压于一预设温度时所对应的电压值。模拟数字转换单元的信号输入端耦接该温度电压产生单元，转换比较电压与模拟温度电压为一数字温度信号。

在本发明的一实施例中，上述的温度电压产生单元包括一第一运算放大器、一第一电容、一第二电容以及第一开关至第七开关。其中第一运算放大器的正输入端接收基准电压。第一电容的一端耦接第一运算放大器的负输入端。第一开关的一端接收温度检测电压，另一端耦接第一电容的另一端。第二开关耦接于第一电容与第一开关的共同接点与第一运算放大器的正输入端之间。第三开关耦接于第一运算放大器的负输入端与第一运算放大器的输出端之间。第四开关的一端耦接第一运算放大器的输出端。第二电容耦接于第四开关的另一端与第一运算放大器的负输入端之间，其中第一电容的电容值大于第二电容的电容值。第五开关耦接于第二电容与第四开关的共同接点与模拟数字转换单元的参考电压输入端之间，其中模拟数字转换单元的参考电压输入端接收一参考电压，参考电压指示模拟数字转换单元的信号输入端所接收电压的上限值。第六开关耦接于第二电容与第四开关的共同接点与一接地端之间。第七开关的一端接收温度检测电压，另一端耦接第一运算放大器的负输入端。其中于比较期间，第一开关至第六开关为断开状态，而第七开关为导通状态，转换期间包括一取样期间与一输出期间，于输出期间，第二开关为导通状态，第一开关、第三开关至第六开关为断开状态，当温度检测电压大于基准电压时，于取样期间第一开关、第三开关以及第六开关为导通状态，第二开关、第四开关以及第五开关为断开状态，当温度检测电压小于基准电压时，于取样期间第一开关、第三开关以及第五开关为导通状态，第二开关、第四开关以及第六开关为断开状态。

在本发明的一实施例中，上述的数字温度信号产生装置，还包括一基准电压产生单元，其耦接第一运算放大器的正输入端，用以产生基准电压。

在本发明的一实施例中，上述的第七开关于一校正期间为导通状态，基准电压产生单元于校正期间将基准电压校正至温度检测电压于预设温度时所对应的电压值。

在本发明的一实施例中，上述的数字温度信号产生装置，还包括一放大器电路，其耦接模拟数字转换单元的参考电压输入端，接收一能隙电压，并放大能隙电压而输出参考电压。

在本发明的一实施例中，上述的放大器电路包括一第二运算放大器、一第一电阻以及一第二电阻。其中第二运算放大器的正输入端接收能隙电压，第二运算放大器的输出端耦接模拟数字转换单元的参考电压输入端。第一电阻耦接于第二运算放大器的负输入端与第二运算放大器的输出端之间。第二电阻耦接于第二运算放大器的负输入端与接地端之间。

在本发明的一实施例中，上述的数字温度信号产生装置，还包括能隙电压产生单元，其耦接放大器电路，用以产生能隙电压。