[发明专利]温度传感器和具有高准确度的温度传感器校准方法

说明书

本发明公开一种温度传感器，该温度传感器包括：第一电流产生器，该第一电流产生器被配置成产生与绝对温度成正比(PTAT)电流；第二电流产生器，该第二电流产生器被配置成产生逆PTAT(IPTAT)电流，该PTAT电流和IPTAT电流被组合以形成具有关于温度的灵敏度的参考电流；多个电流镜，该电流镜用以调整该参考电流的该灵敏度和增益；以及可变电阻器，该可变电阻器用以基于所产生的电流设置输出校准电压。

技术领域

本文中所描述的实施例涉及用以校准温度传感器的电路和方法。

背景技术

在用于各种应用的电子电路的设计中，使用热监测且热监测对于半导体组件(例如，集成电路)避免产生可能不利地影响各种电路组件的较高温度来说至关重要。温度监测可用于多种应用，例如，雷达，雷达可承受-40℃到150℃范围内的操作温度。集成温度传感器常常使用基于二极管的架构且在双极结型晶体管对之间使用ΔVBE(Δ基极-射极电压)测量法，以限定与绝对温度成正比(PTAT)的电压。

为了获得良好的准确度，背景技术设计可需要使用至少两个或三个温度插入点的大的校准算法来校准温度传感器。为了扩大技术领域(例如，雷达应用)中ΔVBE的动态范围，更多数量的二极管被使用，这可能导致电路的复杂和温度传感器的不准确。当使用大量二极管时，失配模型建立困难且极其不准确。

使用温度监测的电路的例子包括具有例如时间数字转换器(TDC)或数字控制振荡器(DCO)组件的全数字锁相环路(ADPLL)，该全数字锁相环路在使用期间可展现温度的一些漂移。这一漂移可能引起参数问题，包括输出处的漂移或杂散。及早检测可能的过热情况可以防止系统故障发生，例如参数降级和不可逆的损坏。可使用有效且准确的温度传感器校准来确保及早检测。

在先前的电路设计中，为了实现良好的准确度，需要使用至少两个、三个，或更多温度插入点的极大的校准算法。

发明内容

各个示例性实施例的简要概述在下文呈现。在以下概述中可以做出一些简化和省略，该概述意在突出并介绍各种示例性实施例的一些方面，但不限制本发明的范围。足以允许本领域的一般技术人员获得且使用发明性概念的示例性实施例的详细描述将随后在后续部分呈现。

本文中所描述的各种实施例包括一种温度传感器，该温度传感器包括：第一电流产生器，该第一电流产生器被配置成产生与绝对温度成正比(PTAT)电流；第二电流产生器，该第二电流产生器被配置成产生逆PTAT(IPTAT)电流，该PTAT电流和IPTAT电流被组合以形成具有关于温度的灵敏度的参考电流；多个电流镜，该等电流镜用以调整参考电流的灵敏度和增益；以及可变电阻器，该可变电阻器用以基于所产生的电流设置输出校准电压。

数字控制器可被配置成控制电流斜率的调整。可变电阻器可由数字控制器控制。多个电流镜可包括多个MOS晶体管。温度传感器可包括减法器，该减法器被配置成控制至少一个MOS晶体管，以保持参考电流恒定。

温度传感器可包括：第一电压源，该第一电压源在具有第一值的第一电路部分中，该第一电压源用以产生PTAT电流和IPTAT电流，以及第二电压源，该第二电压源在具有高于第一值的第二值的第二电路部分中，该第二电压源被配置成使高输出电压能够被校准。高电压电流镜可安置于第一电压源与第二电压源之间，以支持温度传感器校准电路的输出处的高电压。高电压电流镜可为双极晶体管对。

温度传感器可包括多个双极晶体管晶体管，以产生PTAT和IPTAT。

本文中所描述的各种实施例可包括一种校准温度传感器的方法，该方法包括：产生与绝对温度成正比(PTAT)电流；产生逆PTAT(IPTAT)电流，PTAT电流和IPTAT电流被组合以形成具有关于温度的灵敏度的参考电流；调整高参考电流的灵敏度和增益；以及基于经调整的电流斜率设置输出校准电压。

该方法可包括使用数字控制器调整斜率。

数字控制器可调整电流镜的至少一个晶体管，以改变电流的斜率。