专利名称：脉宽调制的温度传感器的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
本发明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。
本发明采用以下技术方案 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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。
本发明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。 -
本发明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。
本发明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。
本发明与现有技术相比，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。
图1是本发明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耗电流图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1所示，本发明 的脉宽调制的温度传感器包括基于标准的CMOS工艺下的带隙基准电路10， 温度检测电路20，以及脉宽调制PWM振荡器电路30三部分。
带隙基准电路IO产生带隙基准电压Fref，并且为第一电流源/pTAT和第二电
流源/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PWM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的占空比，产生占空比与温度成正比的PWM信 号由输出端OUT输出。
温度检测电路20包含第一电流源/PTAT和第一电阻i l;第一电流源/PTAT经 过第一电阻i l后接到地，在第一电阻i l产生温度检测电压Vs。脉宽调制PWM振荡器电路30包含比较器电路模块COMPl， D触发器电 路模块Dl，两个二选一选择器MUX1 、MUX2以及第一至第四场效应管M1 M4， 第一和第二电容器C1、 C2，反向(INV1，第二电流/s。第二电流源/s、场效应 M1 M4和电容器C1、 C2构成电流复用振荡器的充放电电路。
比较器电路模块COMP1的输出端与D触发器电路模块Dl的时钟控制端 CP相连，其正向输入端与第一二选一选择器MUX1的输出端相连，反向输入端 与第二二选一选择器MUX2的输出端相连;D触发器电路模块D1的反向输出 端S与其数据输入端D相连，其正向输出端Q作为脉宽调制PWM振荡器电路 30的输出端OUT，并与反向器INV1的输入端相连，并连接到第二场效应管 M2和第四场效应管M4的栅极以及第一二选一选择器MUX1、第二二选一选择 器MUX2的选择控制端sd，反向器INV1的输出端与第一场效应管Ml、第三 场效应管M3的栅极相连；第一场效应管M1、第三场效应管M3的漏极与第一 电容器C1的一端相连，并连接到第一二选一选择器MUX1的输入端1，第二场 效应管M2、第四场效应管M4的漏极与第二电容器C2的一端相连，并连接到 第一二选一选择器MUX1的输入端0，第三场效应管M3和第四场效应管M4 的源极以及第一电容器Cl、第二电容器C2的另一端接地，第一场效应管Ml 和第二场效应管M2的源极相连并连接到第二电流源Is上；由温度检测电路20 产生的温度检测电压K连接到第二二选一选择器MUX2的输入端0，带隙基准 电压^f与第二二选一选择器MUX2的输入端1相连。
脉宽调制PWM振荡器电路30的工作原理:二选一选择器的选择控制端sel 为0时，选择0端口的信号输出，当sd为l时，选择l端口的信号输出。由 此可知，当out^时，rN=rref， FP=F2，电容C2充电，使^逐渐长高，当72 〈Kef时，比较器输出低电平，触发器处于保持状态，C2继续充电，直到^>PW时，比较器发生翻转，输出高电平，使触发器翻转，OUt翻转为高电平输出，
out=l;此时，电容C2放电，电容ci开始充电，n由o开始上升，KN=FS， FP=Vp由于R〈Ks，比较器输出低电平，使触发器处于保持状态，Cl继续充 电，直到^〉Fs时，比较器发生翻转，输出高电平，使触发器翻转，out翻转 为低电平输出，out = 0，此时，电容C1放电，电容C2开始充电，rN=Fref， KP=F2，开始新一轮的充放电循环。
比较器电路模块C0MP1的反向输入端电压FN、正向输入端电压Fp， D触 发器电路模块Dl的时钟控制端CP电压、输出端OUT的电压波形如图2所示。
out=l的时间rh是电容CI的充电时间，out=0的时间7L是电容C2的充电 时间。设电容的充电电流为/s，贝U
(1)
/ w (2) 令D二7V:Tl， D是out的高电平时间与低电平时间之比，贝廿
(3)
7\ +*、
「w
i承= ￡) *
八 c, c,
令CVC产瓜"与电容C1和C2的比值有关，与它们的实际大小无关，通过 版图设计可以使历很精确，因此历与半导体的工艺制程无关。 由公式(3)可得<formula>formula see original document page 13</formula>
(4)
/ptat电流经过第一电阻/ 1产生电压为:
<formula>formula see original document page 13</formula>
(5)
《为玻尔兹曼常数，《是电子电荷量，i 为R2的电阻值，TV为两个BJT管 Ql和Q2的面积比，r为开尔文温度， 结合式(4)和式(5)可以计算出<formula>formula see original document page 14</formula>
由式(6)可知，D与电容C1和C2的大小无关，与电容的充电电流/s无关，
是一个与工艺和电源电压无关的参数，d与温度r成一次线性关系，数据d中
包含了温度信息，通过对数据D进行处理，就可以得到准确的测量温度。因此，
由式(6)可以得到测量温度的计算公式:
(7)
J1 =附承.
(8)
7;是温度测量系数，该系数与工艺、温度、以及电源电压无关，
(9)
通过数字电路的计数器就可以很精确、方便地测出d的大小，因此由式(io) 可以准确地得到所测的温度值。
如图3所示，带隙基准电路10由第五至第二十一场效应管M5 M21、第 一至第三双极结型晶体管BJT Q1 Q3、第二电阻R2、第三电阻R3及第三电 容C3构成。
脉宽调制PWM振荡器电路30包含比较器电路模块C0MP1， D触发器电 路模块D1，两个二选一选择器MUX1、 MUX2，第一至第四场效应M1 M4， 第一电容器C1和第二电容器C2，反向器INV1，第一电阻W1，第二电流源/s， 第一电流源/pmT。
第八场效应管M8、第十一场效应管Mll、第十三场效应管M13、第十九场 效应管M19、第二十一场效应管M21、第二十三场效应管M23、第二十九场效应管M29、第三十九场效应管M39共栅，并与第六场效应管M6漏极以及第五 场效应管M5栅极、漏极相连，第七场效应管M7、第十场效应管MIO、第十二 场效应管M12、第十八场效应管M18、第二十场效应管M20、第二十二场效应 管M22、第二十八场效应管M28、第三十八场效应管M38共栅，并与第八场效 应管M8、第九场效应管M9漏极相连，第七场效应管M7的源极接电源电压FDD， 其漏极接第八场效应管(M8)的源极，第五场效应管M5的源极接电源电压FDD; 第十场效应管M10源极接电源电压FDD，漏极与第十一场效应管Mil源极相连， 第十一场效应管Mil漏极与第十四场效应管M14栅极相连并通过第二电阻i 2 与第一 BJT晶体管Ql发射极相连，Ql基极与集电极接地；第十八场效应管 M18源极接电源电压FDD，漏极与第十九场效应管M19源极相连，第十九场效 应管M19漏极与第十五场效应管M15栅极相连并连接到第二 BJT晶体管Q2的 发射极，Q2基极与集电极接地；第二十场效应管M20源极接电源电压KDD，漏 极与第二十一场效应管M21源极相连，第二十一场效应管M21漏极作为带隙基
准电压Ref的输出端与第二二选一选择器MUX2的输入端1相连，并通过第三
电阻R3与第三BJT晶体管Q3发射极相连，Q3基极与集电极接地；第十二场 效应管M12源极接电源电压VDD，漏极与第十三场效应管M13源极相连，第十 三场效应管M13漏极与第十四场效应管M14、第十五场效应管M15源极相连， 第十四场效应管M14漏极与第十六场效应管M16漏极相连，还连接到第六场效 应管M6和第九场效应管M9的栅极，并通过第三电容C3接地，第六场效应管 M6和第九场效应管M9的源极接地;第十六场效应管M16栅极与第十五场效应 管M15漏极以及第十七场效应管M17栅极、漏极相连，第十六场效应管M16 和第十七场效应管M17的源极接地。
比较器电路模块COMPl由第二十四至第三十七场效应管M24 M37构成。第三十场效应管M30、第三十一场效应管M31源极与第二十九场效应管M29 漏极相连，第二十九场效应管M29的源极与第二十八场效应管M28漏极相连， 第二十八场效应管M28源极连接电源电压FDD;第三十场效应管M30栅极作为 比较器电路模块COMP1的反向输入端与第二二选一选择器MUX2的输出端相 连，第三十一场效应管M31栅极作为比较器电路模块COMPl的正向输入端与 第一二选一选择器MUX1的输出端相连；第三十场效应管M30的漏极与第三十 二场效应管M32、第三十四场效应管M34漏极以及第二十七场效应管M27、第 三十二场效应管M32、第三十三场效应管M33栅极相连，第三十一场效应管 M31的漏极与第三十三场效应管M33、第三十五场效应管M35)漏极以及第三 十四场效应管M34、第三十五场效应管M35、第三十七场效应管M37栅极相连； 第三十七场效应管M37漏极和第三十六场效应管M36的栅极、漏极以及第二十 六场效应管M26栅极相连，第二十六场效应管M26的漏极与第二十七场效应管 M27漏极以及第二十四场效应管M24和第二十五场效应管M25栅极相连;第二 十四场效应管M24和第二十五场效应管M25电连接构成反向器作为比较器电路 模块COMPl的输出级，其漏极共接作为比较器电路模块COMPl的输出端与D 触发器电路模块D1的时钟控制端CP相连；第二十四场效应管M24、第二十六 场效应管M26和第三十六场效应管M36的源极接电源电压VDD;第二十五场效 应管M25、第二十七场效应管M27、第三十二场效应管M32、第三十三场效应 管M33以及第三十四场效应管M34、第三十五场效应管M35、第三十七场效应 管M37的源极接地。
第二电流源Is由第三十八场效应管M38、第三十九场效应管M39构成。第 三十八场效应M38的源极接电源rDD,其漏极接第三十九场效应管M39的源极， 第三十九场效应管M39的漏极是第二电流源Is的输出端，连接到第一场效应管Ml和第二场效应管M2的源极。
第一电流源IPTAT由第二十二场效应管M22、第二十三场效应管M23构成。 第二十二场效应管M22的源极接电源FDD,其漏极接第二十三场效应管M23的源
极，第二十三场效应管M23的漏极是第一电流源IpTAT的输出端，连接到第一电
阻i l的一端，产生温度检测电压Fs，该结点还连接到第二二选一选择器MUX2 的输入端0。第一电阻i l的另一端接地。
D触发器电路模块D1的反向输出端^与其数据输入端D相连，其正向输出 端Q作为脉宽调制PWM振荡器电路30的输出端OUT，并与反向器INV1的输 入端相连，并连接到第二场效应管M2和第四场效应管M4的栅极以及第一二选 一选择器MUX1、第二二选一选择器MUX2的选择控制端sel，反向器INV1的 输出端与第一场效应管M1、第三场效应管M3的栅极相连；第一场效应管M1、 第三场效应管M3的漏极与第一电容器C1的一端相连，并连接到第一二选一选 择器MUX1的输入端l，第二场效应管M2、第四场效应管M4的漏极与第二电 容器C2的一端相连，并连接到第一二选一选择器MUX1的输入端0，第三场效 应管M3和第四场效应管M4的源极以及第一电容器Cl、第二电容器C2的另一 端接地。
使用HSPICE电路模拟程序，在0.5pm标准CMOS工艺器件模型下，在 -20°C 140°C范围，对本发明实施例进行仿真分析。
如图4所示，给出了带隙基准电压^f与温度的关系。由于Kef的温度漂移，
形成二次非线性曲线，这将会使测量结果产生一定的误差。经计算，^f的均值 为1.245V，有40ppm/"C的温度漂移系数。
如图5所示，给出了 Fs与温度的线性关系。在-2(TC 4(TC的范围内，Fs 的温度系数为2.95 mV/°C，在4(TC 10(TC的范围内，Fs的温度系数为2.88mV厂C，在100。C 140。C的范围内，K的温度系数为2.81 mV厂C，可见^有轻
微的非线性误差。
如图6所示，在-2(TC 14(TC范围内，温度测量误差小于士0.5'C，计算结 果的准确性较好。总体上误差曲线呈二次曲线的形状，体现了测量结果受温度 的二次曲线的影响。如果要进一步减小这种误差，可对带隙基准电路进行曲率 补偿或采用分段的方法对计算公式进行校正。
如图7所示，是带隙电路和振荡器及温度检测电路功耗电流，当电源电压 为2.5V时，在-2(TC 140"C范围内，带隙电路的最大功耗电流小于4pA，振荡 器及温度检测电路的最大功耗电流小于5pA，传感器电路的功耗很低。
本发明基于标准的CMOS工艺下的带隙基准电路，产生不受温度和电源电 压以及半导体生产工艺偏差影响的带隙基准电压，并产生不受电源电压以及半 导体生产工艺偏差影响的且与绝对温度成正比例系数关系的电流源/PTAT，通过 温度检测电路把/PTAT电流通过一个电阻产生与温度成正比例关系的温度检测电 压K，然后用电压Fs来调制一个电流复用的振荡器电路，使其输出的振荡信号 是一种脉宽调制PWM信号，其占空比(即输出脉冲信号的高低电平的时间宽度 之比)与K成正比例关系。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，与电容的大小及充电电流无关，消除了工艺偏差和比较器失调 电压对占空比的影响，因此该电路输出的脉宽调制信号与绝对温度成正比例关 系。脉宽调制振荡器电路采用对称结构及电流复用方式，消除了振荡器的充、 放电电流的大小及电容的工艺偏差对输出脉冲占空比的不良影响，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，因此所测的温度与 工艺和电源电压无关，具有很好的线性度和测量精度。
权利要求
1. 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(Vref)，并且为温度检测电路(20)的第一电流源(IPTAT)和脉宽调制振荡器电路(30)的第二电流源(IS)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。
2. 根据权利要求1所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述温度检测 电路(20)包含第一 电流源(/pTAT)和第一 电阻(7 1)，第一 电流源(/pTAT)经过第一 电阻(i l)后连接到地。
3. 根据权利要求2所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述第一电流源(/pTAT)由第二十二场效应管(M22)、第二十三场效应管(M23)构成；第二十 二场效应管(M22)的源极接电源(rDD)，其漏极接第二十三场效应管(M23)的源极，第二十三场效应管(M23)的漏极是第一电流源(/pTAT)的输出端，连接到第一电阻(i l)的一端，产生温度检测电压(Fs)。
4. 根据权利要求1所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述脉宽调制 振荡器电路(30)包含比较器电路模块(COMP1)， D触发器电路模块(D1)，两 个二选一选择器(MUX1、 MUX2)，第一至第四场效应管(M1 M4)，第一和第 二电容器(Cl、C2)，反向器(INVl)，第二电流源(Is);比较器电路模块(COMPl) 的输出端与D触发器电路模块(Dl)的时钟控制端CP相连，其正向输入端与第一二选一选择器(MUX1)的输出端相连，反向输入端与第二二选一选择器(MUX2)的输出端相连；D触发器电路模块(Dl)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(30)的输出 端(OUT)，并与反向器(INV1)的输入端相连，并连接到第二场效应管(M2) 和第四场效应管(M4)的栅极以及第一二选一选择器(MUX1)、第二二选 一选择器(MUX2)的选择控制端sd，反向器(INV1)的输出端与第一场 效应管(Ml)、第三场效应管(M3)的栅极相连；第一场效应管(Ml)、第 三场效应管(M3)的漏极与第一电容器(C1)的一端相连，并连接到第一二选 一选择器(MUX1)的输入端1，第二场效应管(M2)、第四场效应管(M4) 的漏极与第二电容器(C2)的一端相连，并连接到第一二选一选择器(MUX1) 的输入端0，第三场效应管(M3)和第四场效应管(M4)的源极以及第一 电容器(C1)、第二电容器(C2)的另一端接地，第一场效应管(Ml)和第二场 效应管(M2)的源极相连并连接到第二电流源(/s)的输出端；由温度检测 电路(20)产生的温度检测电压(Vs)连接到第二二选一选择器(MUX2)的 输入端0，由带隙基准电路(10)产生的带隙基准电压(Fref)与第二二选一选 择器(MUX2)的输入端1相连。
5. 根据权利要求4所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述第二电流 源(/s)由第三十八场效应管(M38)、第三十九场效应管(M39)构成；第三 十八场效应管(M38)的源极接电源(Fdd)，其漏极接第三十九场效应管(M39) 的源极，第三十九场效应管(M39)的漏极是第二电流源(/s)的输出端，连接 到第一场效应管(Ml)和第二场效应管(M2)的源极。
6. 根据权利要求4所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述比较器电 路模块(C0MP1)由第二十四至第三十七效应管(M24 M37)构成；第三十场效应管(M30)、第三十一场效应管(M31)源极与第二十九场效应管(M29) 漏极相连，第二十九场效应管(M29)的源极与第二十八场效应管(M28) 漏极相连，第二十八场效应管(M28)源极连接电源电压(VDD);第三十场 效应管(M30)栅极作为比较器电路模块(C0MP1)的反向输入端与第二二选 一选择器(MUX2)的输出端相连，第三十 一场效应管(M31)栅极作为比较器 电路模块(COMPl)的正向输入端与第一二选一选择器(MUXl)的输出端相 连；第三十场效应管(M30)的漏极与第三十二场效应管(M32)、第三十四 场效应管(M34)漏极以及第二十七场效应管(M27)、第三十二场效应管 (M32)、第三十三场效应管(M33)栅极相连，第三^^一场效应管(M31) 的漏极与第三十三场效应管(M33)、第三十五场效应管(M35)漏极以及第 三十四场效应管(M34)、第三十五场效应管(M35)、第三十七场效应管(M37) 栅极相连；第三十七场效应管(M37)漏极和第三十六场效应管(M36)的 栅极、漏极以及第二十六场效应管(M26)栅极相连，第二十六场效应管(M26) 的漏极与第二十七场效应管(M27)漏极以及第二十四场效应管(M24)和 第二十五场效应管(M25)栅极相连；第二十四场效应管(M24)和第二十 五场效应管(M25)电连接构成反向器作为比较器电路模块(C0MP1)的输出 级，其漏极共接作为比较器电路模块(COMPl)的输出端与D触发器电路模块 (D1)的时钟控制端CP相连；第二十四场效应管(M24)、第二十六场效应管 (M26)和第三十六场效应管(M36)的源极接电源电压(VDD);第二十五 场效应管(M25)、第二十七场效应管(M27)、第三十二场效应管(M32)、 第三十三场效应管(M33)以及第三十四场效应管(M34)、第三十五场效应 管(M35)、第三十七场效应管(M37)的源极接地。
7.根据权利要求6所述的脉宽调制的温度传感器，其特征在于所述带隙基准电路(10)由第五至第二十一场效应管(M5 M21)、第一至第三双极结型晶体 管(Q1 Q3)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)及第三电容(C3)构成； 第八场效应管(M8)、第i"^一场效应管(Mll)、第十三场效应管(M13)、 第十九场效应管(M19)、第二十一场效应管(M21)、第二十三场效应管 (M23)、第二十九场效应管(M29)、第三十九场效应管(M39)共栅并且 与第六场效应管(M6)漏极以及第五场效应管(M5)栅极、漏极相连，第 七场效应管(M7)、第十场效应管(MIO)、第十二场效应管(M12)、第十 八场效应管(M18)、第二十场效应管(M20)、第二十二场效应管(M22)、 第二十八场效应管(M28)、第三十八场效应管(M38)共栅并且与第八场效 应管(M8)、第九场效应管(M9)漏极相连，第七场效应管(M7)的源极 接电源电压(FDD)，其漏极接第八场效应管(M8)的源极，第五场效应管(M5)的源极接电源电压(^D);第十场效应管(M10)源极接电源电压(FDD)，漏极与第十一场效应管(Mil)源极相连，第十一场效应管(Mil)漏极与 第十四场效应管(M14)栅极相连并通过第二电阻(i 2)与第一双极结型晶 体管(Ql)发射极相连，第一双极结型晶体管(Ql)基极与集电极接地； 第十八场效应管(M18)源极接电源电压(KDD)，漏极与第十九场效应管(M19) 源极相连，第十九场效应管(M19)漏极与第十五场效应管(M15)栅极相 连并连接到第二双极结型晶体管(Q2)的发射极，第二双极结型晶体管(Q2) 基极与集电极接地；第二十场效应管(M20)源极接电源电压(FDD)，漏极 与第二十一场效应管(M21)源极相连，第二十一场效应管(M21)漏极作 为带隙基准电压(Kef)的输出端与第二二选一选择器(MUX2)的输入端1相 连，并通过第三电阻(R3)与第三双极结型晶体管(Q3)发射极相连，第三 双极结型晶体管(Q3)基极与集电极接地；第十二场效应管(M12)源极接电源电压(FDD)，漏极与第十三场效应管(M13)源极相连，第十三场效应管(M13)漏极第十四场效应管(M14)、第十五场效应管(M15)源极相连， 第十四场效应管(M14)漏极与第十六场效应管(M16)漏极相连，还连接 到第六场效应管(M6)和第九场效应管(M9)的栅极，并通过第三电容(C3)接 地，第六场效应管(M6)和第九场效应管(M9)的源极接地；第十六场效应管(M16)栅极与第十五场效应管(M15)漏极以及第十七场效应管(M17) 栅极、漏极相连，第十六场效应管(M16)和第十七场效应管(M17)的源 极接地。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01K7/00GK101435724SQ200810216419
公开日2009年5月20日 申请日期2008年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者岩 刘, 孔令荣, 武岳山, 熊立志, 王振华 申请人:深圳市远望谷信息技术股份有限公司