一种温度传感器校准方法、系统及装置与流程

1.本发明涉及温度传感器校准技术领域，尤其涉及一种温度传感器校准方法、系统及装置。


背景技术：

2.图1示出了一种传统的温度传感器的架构示意图，如图1所示，常见的温度传感器一般由感温模块、高精度adc模块和数字控制模块构成，其中，感温模块一般基于双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)器件构成，利用bjt在不同的电流激励下，可产生与温度呈一次正相关特性的基极-发射极电压差δvbe，从而进行温度测量。其中，高精度adc模块一般采用多位数delta-sigma型adc(模拟数字转换器)，将感温模块产生的模拟量δvbe转换为串行码流。其中，数字控制模块采用一个计数器对高精度adc模块产生的串行码流中的“1”进行计数，并将其转换为具体的温度数值，同时数字控制模块还控制着感温模块和高精度adc模块的工作状态。
3.利用上述原理制成的温度传感器存在着一定的误差。误差的主要来源集中在感温模块产生的δvbe和精度adc模块的量化过程中。常见的校准技术包括模拟修调和数字修调。模拟修调主要通过模拟电路，改变感温模块中的bjt和激励bjt的电流、以及高精度adc模块中的采样电容阵列。这几种方式都是以芯片额外的面积和电路复杂度为代价的，并且难以确保修调的精度。
4.因此数字修调是更优的选择。已知的常见数字修调方式为在数字控制模块中增加一个乘法器，对计数器得到的对串行码流计数的最终结果乘以一个系数，使其变为期望的正确结果，该方法的缺点在于数字乘法器的面积通常过大、数字乘法器通常需要更久的处理时间，并且乘法器必须在adc转换完成后才可以工作。另一种常见的数字修调方法为改变delta-sigma adc的转换周期数，即改变adc的增益。该方法的缺点在于难以实现很高的修调精度，尤其是在某些需要高速测温的场景中、delta-sigma adc的转换周期数减少。
5.因此，目前的温度传感器校准芯片面积较大、芯片功耗较大以及电路复杂度较大，并且校准精度较低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种温度传感器校准方法、系统及装置，用于解决目前的温度传感器校准芯片面积较大、芯片功耗较大以及电路复杂度较大，并且校准精度较低的问题。
7.第一方面，本发明提供一种温度传感器校准方法，包括：
8.获取计数器权重值和计数器初始值；
9.控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；
10.循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；
11.在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；
12.确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
13.与现有技术相比，本技术实施例提供的温度传感器校准方法，获取计数器权重值和计数器初始值；控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；确定所述目标计数器值对应的测温结果数据，其实现方式简单，所得到的测温结果数据准确，大幅度缩减了校准所带来的面积、功耗以及电路复杂度，同时保证了校准的精度，提高了数据校准的稳定性和可靠性。
14.在一种可能的实现方式中，在所述控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流之后，所述方法还包括：
15.在一个所述预设周期内所述串行码流为0的情况下，保持当前计数器值为所述计数器初始值。
16.在一种可能的实现方式中，所述计数器权重值为计数器的理论输出值和实际输出值的比值。
17.第二方面，本发明还提供了一种温度传感器校准系统，所述系统用于实现第一方面任一所述的温度传感器校准方法，所述系统包括：
18.温度传感器，以及和所述温度传感器连接的计数器权重控制模块，所述温度传感器包括温度传感子模块以及和所述温度传感子模块连接的数字控制模块，所述数字控制模块包括计数器，以及分别与所述计数器连接的数据处理子模块和控制信号子模块，所述计数器分别和所述温度传感子模块，以及所述计数器权重控制模块连接；
19.所述计数器权重控制模块，用于向所述计数器提供计数器权重值，
20.所述控制信号模块用于获取所述计数器提供的所述计数器权重值和计数器初始值；
21.所述控制模块用于控制所述温度传感子模块中的模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；
22.所述计数器用于循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；
23.所述计数器用于在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；
24.所述数据处理子模块用于确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
25.在一种可能的实现方式中，所述计数器权重控制模块包括具有存储功能的器件，设置在所述温度传感器内部。
26.在一种可能的实现方式中，所述温度传感子模块包括感温单元，所述感温单元分别和所述模数转换单元以及所述控制信号子模块连接，所述控制信号子模块还和所述模数转换单元连接。
27.在一种可能的实现方式中，所述计数器权重值为计数器的理论输出值和实际输出值的比值。
28.与现有技术相比，本发明提供的温度传感器校准系统的有益效果与上述技术方案所述温度传感器校准方法的有益效果相同，此处不做赘述。
29.第三方面，本发明还提供了一种温度传感器校准装置，所述装置包括：
30.获取模块，用于获取计数器权重值和计数器初始值；
31.控制模块，用于控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；
32.更新模块，用于循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；
33.输出模块，用于在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；
34.确定模块，用于确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
35.在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
36.保持模块，用于在一个所述预设周期内所述串行码流为0的情况下，保持当前计数器值为所述计数器初始值。
37.在一种可能的实现方式中，所述计数器权重值为计数器的理论输出值和实际输出值的比值。
38.与现有技术相比，本发明提供的温度传感器校准装置的有益效果与上述技术方案所述温度传感器校准方法的有益效果相同，此处不做赘述。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1示出了一种传统的温度传感器的架构示意图；
41.图2示出了传统的利用乘法器对温度传感器进行数字修调的示意图；
42.图3示出了传统的利用改变adc转换周期对温度传感器进行数字修调的示意图；
43.图4示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准方法的流程示意图；
44.图5示出了本技术实施例提供的另一种温度传感器校准方法的流程示意图；
45.图6示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准系统的结构示意图；
46.图7示出了本技术实施例提供的一种基于delta-sigma adc的温度传感器的工作流程示意图；
47.图8示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准装置的结构示意图。
具体实施方式
48.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅
用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
53.图1示出了一种传统的温度传感器的架构示意图，如图1所示，常见的温度传感器一般由感温模块、高精度adc模块和数字控制模块构成，其中，感温模块一般基于双极结型晶体管(bipolar junction transistor，bjt)器件构成，利用bjt在不同的电流激励下，可产生与温度呈一次正相关特性的基极-发射极电压差δvbe，从而进行温度测量。其中，高精度adc模块一般采用多位数delta-sigma型adc(模拟数字转换器)，将感温模块产生的模拟量δvbe转换为串行码流。其中，数字控制模块采用一个计数器对高精度adc模块产生的串行码流中的“1”进行计数，并将其转换为具体的温度数值，同时数字控制模块还控制着感温模块和高精度adc模块的工作状态。
54.利用上述原理制成的温度传感器存在着一定的误差。误差的主要来源集中在感温模块产生的δvbe和精度adc模块的量化过程中。常见的校准技术包括模拟修调和数字修调。模拟修调主要通过模拟电路，改变感温模块中的bjt和激励bjt的电流、以及高精度adc模块中的采样电容阵列。这几种方式都是以芯片额外的面积和电路复杂度为代价的，并且难以确保修调的精度。
55.因此数字修调是更优的选择。图2示出了传统的利用乘法器对温度传感器进行数字修调的示意图，如图2所示，已知的常见数字修调方式为在数字控制模块中增加一个乘法器，对计数器得到的对串行码流计数的最终结果乘以一个系数，使其变为期望的正确结果，该方法的缺点在于数字乘法器的面积通常过大、数字乘法器通常需要更久的处理时间，并且乘法器必须在adc转换完成后才可以工作。
56.图3示出了传统的利用改变adc转换周期对温度传感器进行数字修调的示意图，如图3所示，改变delta-sigma adc的转换周期数，即改变adc的增益。该方法的缺点在于难以实现很高的修调精度，尤其是在某些需要高速测温的场景中、delta-sigma adc的转换周期数减少。因此，目前的温度传感器校准芯片面积较大、芯片功耗较大以及电路复杂度较大，
并且校准精度较低。为了解决此问题，本技术提出一种温度传感器校准方法、系统及装置，具体如下：
57.图4示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准方法的流程示意图，如图4所示，该方法包括：
58.步骤101：获取计数器权重值和计数器初始值。
59.其中，所述计数器权重值为计数器的理论输出值和实际输出值的比值。
60.步骤102：控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流。
61.步骤103：循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值。
62.步骤104：在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值。
63.步骤105：确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
64.本技术实施例提供的温度传感器校准方法，获取计数器权重值和计数器初始值；控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；确定所述目标计数器值对应的测温结果数据，其实现方式简单，所得到的测温结果数据准确，大幅度缩减了校准所带来的面积、功耗以及电路复杂度，同时保证了校准的精度，提高了数据校准的稳定性和可靠性。
65.图5示出了本技术实施例提供的另一种温度传感器校准方法的流程示意图，如图5所示，所述方法包括：
66.步骤201：获取计数器权重值和计数器初始值。
67.其中，所述计数器权重值g为计数器的理论输出值m和实际输出值m’的比值，即m＝g*m’。其中，实际输出值m’指的是错误的计数结果值。
68.图6示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准系统的结构示意图，如图6所示，所述系统包括：温度传感器01，以及和所述温度传感器01连接的计数器权重控制模块02，所述温度传感器01包括温度传感子模块011以及和所述温度传感子模块011连接的数字控制模块012，所述数字控制模块012包括计数器0121，以及分别与所述计数器0121连接的数据处理子模块0122和控制信号子模块0123，所述计数器0121分别和所述温度传感子模块011，以及所述计数器权重控制模块02连接。所述温度传感子模块011包括感温单元0111，所述感温单元0111分别和所述模数转换单元0112以及所述控制信号子模块0123连接，所述控制信号子模块0123还和所述模数转换单元0112连接。
69.其中，计数器权重控制模块的实现可由熔丝(fuse)、eeprom或otp等带有存储功能的器件实现，并固化在芯片内部。
70.可选的，所述计数器权重控制模块，用于向所述计数器提供计数器权重值，所述控制信号模块用于获取所述计数器提供的所述计数器权重值和计数器初始值。
71.步骤202：控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流。
72.在本技术中，所述控制模块用于控制所述温度传感子模块中的模数转换单元处于
工作状态，产生串行码流。
73.步骤203：在一个所述预设周期内所述串行码流为0的情况下，保持当前计数器值为所述计数器初始值。
74.在本技术中，所述计数器可以在一个所述预设周期内所述串行码流为0的情况下，保持当前计数器值为所述计数器初始值。
75.步骤204：循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值。
76.在本技术中，所述计数器用于循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值。
77.步骤205：在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值。
78.所述计数器用于在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值。
79.步骤206：确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
80.所述数据处理子模块用于确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
81.示例的，在实际的应用场景中，假设该温度传感器在某个温度点t下，计数器的理论输出应为m＝136，由于各种原因的偏差，导致其实际输出为m’＝128，根据本技术所述的校准方法，可以设置g＝136/128≈1.0625(十进制)＝1.0001
82.(二进制)，即可实现对该温度传感器的修调。由于g的位数理论上可以无限多，因此该校准方法可以实现非常高的精度。
83.图7示出了本技术实施例提供的一种基于delta-sigma adc的温度传感器的工作流程示意图，如图7所示，从adc开始转换后，串行码流中每出现一个“1”，计数器将不再自加1，而是自加(1*g)；串行码流中每出现一个“0”，计数器的值将保持。该过程将持续到整个adc转换结束。此时计数器产生的最终计数结果m将进入到后续的数据处理模块中产生正确的测温结果t。
84.其中，根据delta-sigma adc的工作原理，g即为正确的计数器结果m与错误的计数器结果m’的比值，即m＝g*m’。
85.本技术实施例提供的温度传感器校准方法，获取计数器权重值和计数器初始值；控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；确定所述目标计数器值对应的测温结果数据，其实现方式简单，所得到的测温结果数据准确，大幅度缩减了校准所带来的面积、功耗以及电路复杂度，同时保证了校准的精度，提高了数据校准的稳定性和可靠性。
86.图8示出了本技术实施例提供的一种温度传感器校准装置的结构示意图，如图8所示，所述温度传感器校准装置包括：
87.获取模块301，用于获取计数器权重值和计数器初始值；
88.控制模块302，用于控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；
89.更新模块303，用于循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；
90.输出模块304，用于在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；
91.确定模块305，用于确定所述目标计数器值对应的测温结果数据。
92.可选的，所述装置还包括：
93.保持模块，用于在一个所述预设周期内所述串行码流为0的情况下，保持当前计数器值为所述计数器初始值。
94.可选的，所述计数器权重值为计数器的理论输出值和实际输出值的比值。
95.本技术实施例提供的温度传感器校准装置，获取计数器权重值和计数器初始值；控制模数转换单元处于工作状态，产生串行码流；循环执行在一个预设周期内所述串行码流为1的情况下，对所述计数值初始值和所述计数器权重值做相加处理，对所述计数器初始值进行更新得到目标计数器值；在循环次数对应的转换周期大于或者等于预设转换周期阈值的情况下，输出最后的所述目标计数器值；确定所述目标计数器值对应的测温结果数据，其实现方式简单，所得到的测温结果数据准确，大幅度缩减了校准所带来的面积、功耗以及电路复杂度，同时保证了校准的精度，提高了数据校准的稳定性和可靠性。
96.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
97.尽管已描述了本发明实施例的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
98.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。