带修调功能的大斜率温度传感器电路的制作方法
【专利摘要】一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。包括大斜率温度传感器电路、线性电压调节电路和电压修调电路，最终输出大斜率、大范围可调节的线性电压。大斜率温度传感器电路采用两个三极管串联的结构，增大了输出电压的斜率和电压范围。线性电压调节电路和电压修调电路进一步增大电压范围，并且使温度传感器最终输出的线性电压可以调节。通过增加电压修调电路的修调位数，可以提高温度传感器输出电压的精度。
【专利说明】
带修调功能的大斜率温度传感器电路
技术领域
[0001] 本发明设计集成电路设计领域，具体涉及一种带修调功能的大斜率温度传感器电 路。
【背景技术】
[0002] 温度传感器可以探测环境温度，输出相应的电压信号。在电子系统中，温度传感器 的应用十分广泛。例如电脑、手机、平板等各类电子设备中都需要温度传感器探测环境温 度。在这些电子产品中，温度传感器常常集成在芯片中。
[0003] 常用的集成式温度传感器的原理是利用三极管基极-发射极电压的负温度特性来 实现的，如图1所示。温度传感器输出的线性电压为：
[0004] Vt=Vbe_RX Iptat (1)
[0005] 其中VBE代表三极管的基极-发射极电压，具有负温度特性，IPTAT代表和温度成正比 的电流，R为固定电阻。输出电压V T具有负温度特性，即随着温度的升高，输出电压值减小。 然而该温度传感器电路存在两个缺点：一是输出线性电压的范围较小；二是由于工艺角和 制造偏差的影响，输出的线性电压不是具体确定的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种带修调功能的大斜率温度传感器电路，以解决上述问 题。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种带修调功能的大斜率温度传感器电路主要包括线性电压产生电路、线性电压 调节电路和修调电路。
[0009] 线性电压产生电路如图2所示，利用两个基极-发射极电压减去电阻R上的电压，可 以得到和温度成线性的输出电压。该线性电压比常用温度传感器输出的线性电压范围更 宽，斜率更大。但是由于工艺角的影响以及制造上的偏差，温度传感器的输出电压曲线不能 唯一确定。不同的芯片的输出结果不同，如图3所示。
[0010] 为了使温度传感器的输出电压为目标曲线，需要增加线性电压调节电路，如图4所 示。通过调节修调电压U勺值，可以调节温度传感器输出线性电压的位置。
[0011] 修调电压匕,"的值可以通过图5所示的电路实现。其中VREF是低压差线性稳压器产 生的电压，具有较高的电源抑制和较低的温度特性。开关M0到M8每次只有一个导通，当不同 的开关导通时，电压的值不同。根据温度传感器的精度要求，修调位数可以增大或减小。
[0012] 相对于常用的温度传感器，本发明具有以下优点：本发明一种带修调功能的大斜 率温度传感器电路，输出的线性电压具有更宽的电压范围，斜率更大。并且可以根据实际的 需要，对温度传感器输出电压的位置进行修调。
【附图说明】
[0013] 图1为常用的集成式温度传感器电路；
[0014] 图2为发明的集成式温度传感器电路；
[0015] 图3为由于工艺角和制造偏差的影响，导致温度传感器输出电压的不确定；
[0016] 图4为线性电压调节电路；
[0017] 图5为温度传感器的修调控制电路；
【具体实施方式】
[0018] 本发明一种带修调功能的大斜率温度传感器电路，在常用温度传感器电路的基础 上进行了改进，采用了双二极管串联的结构和线性电压调节电路，增大了温度传感器输出 电压的范围，并且输出电压可调节。
[0019] 图2为发明的集成式温度传感器电路。三极管Q1的基极和集电极短接并且和Q2的 发射极相连。Q2的基极接在电阻R和PTAT(PTAT:Proportional To Absolute Temperature， 和绝对温度成正比）电流源的节点上。输出电压VT和电阻R以及Q2的集电极相连。输出电压V T 表示为：
[0020] Vt=2Vbe-RXIptat (2)
[0021]其中VBE代表三极管的基极-发射极电压，具有负温度特性，Iptat代表和温度成正比 的电流，R为固定电阻。和式（1)相比，输出电压Vt的变化范围更大。实际上，该温度传感器的 输出电压不能确定，如图3所示。温度传感器的输出电压会偏离目标值，在目标值上方，或者 在目标值下方。
[0022]增加线性电压调节电路，可以调节温度传感器输出电压的曲线位置，使其最接近 目标曲线。线性电压调节电路如图4所示。主要由三个电阻和一个运算放大器组成，输出电 压Vt-to为：
[0024] 其中，VT为温度传感器的输出电压，匕,为修调电压。和温度传感器的输出电压VT相 比，Vt- TQ的斜率增大了 l+fcM+fc/fc倍。通过改变电压I的值，电压Vt-TQ的曲线可以上下移 动。
[0025] 匕,"的修调电路如图5所示。电阻R0、R1. . .R8串联，两个电阻之间的节点接M0S开 关，每次只有一个开关打开。当不同的开关打开时，为不同的电压值。对于精度要求更高 的温度传感器，保持电压VREF不变，增加串联电阻的个数，和M0S开关的个数，可以得到修调 步长更小的。这样输出电压Vt-to就和目标值更加接近。
【主权项】
1. 一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。其特征在于包括大斜率温度传感器电 路、线性电压调节电路和电压修调电路。2. 根据权利要求1所述的一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。其特征在于，采用 两个三极管串联的结构，增大了输出电压的斜率和电压范围。3. 根据权利要求1所述的一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。其特征在于，利用 线性电压调节电路，可以进一步增大温度传感器输出电压的斜率和电压范围。4. 根据权利要求1所述的一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。其特征在于，利用 电压修调电路可以得到不同的电压值。随着修调位数的增加，修调电压的步长减小，温度传 感器输出的线性电压的精度变高。5. 根据权利要求3和权利要求4所述的一种带修调功能的大斜率温度传感器电路。其特 征在于，温度传感器输出的线性的电压可以根据实际需要实现线性电压曲线的上下移动。
【文档编号】G05F1/565GK106055010SQ201610443805
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】李国峰, 林长龙, 孙欣茁, 郭振义, 徐华超, 陈瑶, 王郁杰
【申请人】南开大学