优化线性度的片上数字温度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及集成电路，特别是一种数字温度传感器。
【背景技术】
[0002] 片上温度传感器一般具有两种架构，其一是在电压域利用模数转换器（ADC)来 检测一个和绝对温度成正比的带隙电压来检测温度；该个带隙电压通常是两个=极管的 VBE(S极管BJT的发射极和基极电压之差）的差AVBE。该种温度传感器具有精度高、线 性度好、测量温度范围宽W及电压敏感性低等优点，但是由于要用到ADC进行检测，所W其 缺点是面积大W及功耗大；其二是在时间域，通过检测时钟周期随温度变化的的片上时钟 来检测温度。由于不需要ADC参与，因此该种温度传感器具有结构简单、面积小、功耗低的 优点，但其缺点就是精度低，W及线性度不够好、测量温度范围窄等；该种温度传感器还可 分为若干种，可被称为延迟线温度传感器值elay Line Temperature Sensor)或者基于时 钟的温度传感器（OSC Based Temperature Sensor),但由于其几乎可W全部采用数字电路 设计，因此也被称为数字温度传感器。
[0003] 参见图1所示为一种前述数字温度传感器的结构图。其中化cillator是一个环形 振荡器，可W产生预定周期Td，OSC的时钟信号，通过Time Amplifier之后，该时钟信号被 放大成一个脉冲化；该脉冲化被一个参考时钟REF和Counter计数测量（Time to Digital Conve;rte;r, TDC)，从而得到输出Dout。设参考时钟REF的周期为Tref，则Dout =化/Tref。
[0004] 通常环形振荡器产生的脉冲化具有如下的表达式：
[0005]
【主权项】
1. 一种优化线性度的片上数字温度传感器，包括一个环形振荡器，用于输出一个周期 随温度变化的环形振荡器时钟信号；还包括一个时间放大器，其输入为环形振荡器时钟信 号，用于计数该时钟信号，从而得到一个有若干个环形振荡器时钟信号周期长度的脉冲信 号；其特征在于所述数字温度传感器还包括一个计数器，其输入为上述脉冲信号以及一个 参考时钟信号，当脉冲信号到来时，采用参考时钟计数，直到脉冲信号结束，因此得到一个 用参考时钟周期为单位脉冲信号长度的计数值；所述的参考时钟信号的时钟周期具有一个 小于零的温度系数；且环形振荡器的输入端接有控制逻辑。
2. 如权利要求1所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述环形振荡 器，其由一个与非门和6个反相器依次首位相连组成一个环构成，其中与非门的另一个输 入端接控制逻辑的控制信号。
3. 如权利要求1所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述时间放大 器由一个计数器和一个数字比较器组成；时间放大器的计数值通过Ntemp设定，在控制逻 辑的控制信号有效时启动对环形振荡器时钟信号的计数；当控制逻辑的控制信号为高时， 计数器开始计数，数字比较器将脉冲信号置高，当计数小于Ntemp时，脉冲信号置高，且产 生一个反馈信号给控制逻辑，同时反馈信号置低；当计数值大于等于Ntemp时，数字比较器 将脉冲信号置低，反馈信号置高。
4. 如权利要求1所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述的参考时 钟的时钟周期温度系数在-0. 〇〇〇95/°C?-0. 0. 00045/°C之间。
5. 如权利要求4所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述的参考时 钟的时钟周期温度系数在-0. 〇〇〇75/°C?-0. 0. 00065/°C之间。
6. 如权利要求1所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述的参考时 钟由RC振荡器产生。
7. 如权利要求6所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述RC振荡器 定时电阻由一个正温度系数电阻和一个负温度系数电阻组成。
8. 如权利要求7所述的优化线性度的片上数字温度传感器，其特征在于所述RC振荡器 定时电阻由一个正温度系数的NDIFF电阻和一个负温度系数的NPOLY电阻组成。
【专利摘要】本发明公开了一种优化线性度的片上数字温度传感器，包括一个环形振荡器，用于输出一个周期随温度变化的环形振荡器时钟信号；还包括一个时间放大器，其输入为环形振荡器时钟信号，从而得到一个有若干个环形振荡器时钟信号周期长度的脉冲信号；所述数字温度传感器还包括一个计数器，其输入为上述脉冲信号以及一个参考时钟信号，当脉冲信号到来时，采用参考时钟计数，直到脉冲信号结束，因此得到一个用参考时钟周期为单位脉冲信号长度的计数值；本发明所述的数字温度传感器在保留结构简单、面积小以及功耗低等优点的同时，具有线性好，测量温度范围宽和精度高等优点，还可以省去外部晶振，节省了成本。
【IPC分类】G01K7-18
【公开号】CN104596662
【申请号】CN201410742502
【发明人】李晓
【申请人】深圳市芯海科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月8日