用于温度感测的系统和方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容总体上设及电子设备，并且更具体地设及用于溫度感测的系统和方 法。
【背景技术】
[0002] 溫度传感器通常用于各种应用中，包括家用和工业使用的恒溫器、安全系统、汽车 系统W及各种自监控电子系统。例如，溫度传感器可W被包含在与其它电子电路相同的管 忍上W便检测环境溫度的升高。当使用运样的溫度传感器检测到超过特定限制的高溫时， 系统可W采取保护动作，诸如关闭整个系统或系统的部分。溫度传感器还可W被包含在诸 如CPU的集成电路中为整个1C提供溫度信息用于热管理的目的。该信息可W由集成电路 使用来调节参数W在一定的溫度范围内改进电路的性能。
[0003] 溫度传感器可各种方式来构造。例如，溫度传感器可W使用双金属片来构造， 该双金属片使用具有不同热膨胀系数的两种金属。运样的双金属片的机械偏转用作对双金 属片的溫度的指示。
[0004] 实施溫度传感器的另一方式是W电子地使用固态电路。例如，具有负斜率的几乎 线性的溫度依赖性的二极管的结电压可W用于提供对溫度的测量。
[0005] 在另一示例中，在具有两种电流密度的两个二极管之间的电压差也可W用于测量 溫度。使用运样的电压差的电路通常被称为是与绝对溫度成比例（PTAT)的发生器，并且 产生具有正斜率的线性溫度依赖性的输出信号。为了提供与绝对溫度相关的数字输出，将 基准电压与PTAT发生器的输出信号进行比较。该基准电压被期望是溫度无关的并且典型 地通过对二极管的结电压和两个二极管之间的成比例电压差进行组合来从PTAT发生器导 出。然而，由于二极管的结电压具有关于溫度的某种非线性，所W得到的基准电压具有在溫 度传感器的数字输出处产生非线性的非线性溫度依赖性。
【发明内容】
[0006] 根据实施例，一种溫度传感器包括：与绝对溫度成比例（PTAT)的电流发生器，其 具有被配置为提供第一溫度相关电流的第一电流输出；第一曲率补偿电路，其被配置为将 第一补偿电流提供给该PTAT电流发生器的内部节点；W及第二曲率补偿电路，其被配置为 将第二补偿电流添加到该第一电流输出。该第一补偿电流具有关于溫度的第一非线性，该 第一非线性的一部分存在于该第一溫度相关电流中，该第二补偿电流包括关于溫度的第二 非线性，使得该第二补偿电流中的该第二非线性基本上抵消该第一溫度相关电流中的该第 一非线性。
【附图说明】
[0007] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考连同附图一起进行的下面描述，在 附图中： 图1图示了实施例溫度感测系统. 图2图示了实施例溫度感测电路； 图3a图示了利用斩波放大器的实施例溫度感测电路； 图3b图示了实施例斩波跨导放大器； 图4图示了根据另一实施例的实施例溫度感测系统的示意图；W及 图5图示了实施例方法的流程图。
[0008] 在不同的附图中的对应的标号和标记总体上指代对应的部分，除非另有指示。附 图被绘制W清楚地图示优选实施例的相关方面并且附图不必按比例绘制。为了更清楚地图 示某些实施例，指示相同结构、材料、或过程步骤的变型的字母可W跟在附图编号后面。
【具体实施方式】
[0009] 下面详细讨论对本发明的优选实施例的产生和使用。然而，应当认识到，本发明提 供能够被体现在各种各样类型的特定上下文中的许多适用的发明构思。讨论的特定实施例 仅仅说明产生和使用本发明的特定方式，并且不限制本发明的范围。
[0010] 将参考特定上下文中的优选实施例即溫度感测电路来描述本发明。本发明的实施 例还可W被应用向利用溫度感测电路、其它感测电路、针对线性化非线性行为的电路的各 种系统。
[0011] 在实施例中，溫度传感器利用经曲率校正的与绝对溫度成比例（PTAT)的电流发生 器来提供与溫度线性相关的电流。在实施例中，第一组曲率校正电流被添加到PTAT电流发 生器的核屯、W便提供经曲率校正的带隙电压。额外的曲率校正电流被施加到PTAT发生器 的输出电流W进一步抵消由第一组曲率校正电流引起的电流对溫度的残余非线性。在一些 实施例中，PTAT电流发生器的输出被施加到模拟数字转换器W便提供指示溫度的数字输出 值。
[0012] 传统溫度传感器可W通过测量PTAT电压来感测溫度，该PTAT电压与具有不同电 流密度的两个二极管或两个基极-发射极结之间的电压差（AVbe)成比例。可W将该PTAT 电压与使用带隙电压基准生成的基准电压进行比较。由于二极管结和/或双极型晶体管的 基极-发射极电压（Vbe)的非线性溫度依赖性，带隙电压具有对于溫度的曲率。
[0013] 一种补偿带隙基准的曲率的方式是注入具有与Vbe的非线性溫度依赖性相同的 非线性溫度依赖性的另一信号W便抵消带隙电压的非线性项。运样的补偿可W通过引入W 溫度无关（r/)电流偏置的一个或几个二极管或双极型晶体管来实现。因此，通过将WPTAT 电流偏置的Vbe与Wr/电流偏置的Vbe进行组合并且然后生成被反馈到带隙核屯、的非线 性信号来重新产生Vbe的非线性项。然而，该额外引入的非线性信号还出现在从带隙电路 获得的指示溫度信息的PTAT信号(通常是ΔVbe相关的电流）中。结果，该方案去除带隙电 压中的曲率，但是将曲率引入在溫度相关PTAT信号中。
[0014] 图1图示了根据本发明的实施例的溫度感测系统100,在溫度感测系统100中通过 测量(与ΔVbe成比例的)PTAT信号与带隙基准电压之间的比率来进行溫度测量。如所示出 的，溫度感测系统100包括具有禪合到模拟数字转换器104的输出的带隙基准102。在实施 例中，使用sigma-delta模拟数字转换器来实施模拟数字转换器104。在备选实施例中，可 W使用除了sigma-delta转换器之外的其它模拟数字转换器架构。
[001引带隙基准102包括双极型晶体管0,和知电阻器R、运算放大器112w及电压控制 的电流镜106。在操作期间，运算放大器112迫使双极型晶体管0,的基极-发射极电压大约 等于双极型晶体管0,的基极-发射极电压和电阻器R两端的电压降的和。在一个示例中， 运算放大器112的输出禪合到源极跟随器的输入，源极跟随器的输出确定电流镜内的一个 或多个电阻器两端的电压。在一些实施例中，双极型晶体管0,具有比双极型晶体管0厘大 的发射极面积，和或通过双极型晶体管0,的电流比流过双极型晶体管0,的电流足 更小，使得双极型晶体管0,具有比双极型晶体管0,更低的电流密度。足，是通过双极型晶体 管0,的电流与通过双极型晶体管0,的电流之间的比例因子。通过双极型晶体管0,得到的 电流是/^，并且通过双极型晶体管喊寻到的电流是辟/w。
[0016] 电压控制的电流镜106还产生溫度稳定带隙电压在实施例中，通过将来自电 流源116的补偿电流/。,与来自电流源114的足,/。进行相加来补偿带隙电压关于溫度 的非线性或曲率。因此，电压控制的电流镜106产生与流过双极型晶体管0,的电流与 补偿电流马7的和成比例的溫度相关电流對=對（/^ + /J，其中，也是电流镜比率。 因为非线性补偿电流项知存在于由电压控制的电流镜106产生的电流對（/^ + /J中， 所W该电流关于溫度是非线性的。在实施例中，通过减去由电流源110产生