集成温度传感器结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种集成温度传感器结构，包括产生的电流大小随温度变化成正比的正温电流源、与正温电流源相连的产生的电流大小随温度变化不变的零温电流源及与正温电流源与零温电流源相连的跨阻放大模块，所述正温电流源由两个三极管的BE结压差及第一电阻产生，所述零温电流源由基准电压及第二电阻产生，所述跨阻放大模块包括可调电阻及放大器，所述跨阻放大模块的输出端输出电压信号。本实用新型精度高、工艺依赖性低、测量范围宽、线性度好且输出范围可调节。
【专利说明】
集成温度传感器结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及集成电路领域，特别是涉及一种集成温度传感器结构。
【背景技术】
[0002]从17世纪伽利略实用新型温度计开始，人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝实用新型的，这就是后来的热电偶传感器，50年后，另一位德国人西门子实用新型了铂电阻温度计。本世纪，根据波与物质的相互作用，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。在半导体技术的支持下，相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。
[0003]现代温度传感器在传感器市场占有最大的市场份额，广泛应用于生产生活的各个领域。除了用于探测系统温度本身之外，温度传感器的热转换方式常常被用来测量流量、辐射、气体压力、气体种类、湿度、热化学反应等以热形式为媒介的物理量，把它们转换为电信号。温度传感器也被广泛应用于生物医学领域、航空航天、工业及消费电子领域中。温度传感器正向着高精度、高可靠性、宽测量范围、高线性度、小尺寸、低成本、低功耗的集成化、数字化、智能化发展。
[0004]现有的集成温度传感器，通常利用半导体器件的温度特性，比如PN结的负温特性，将温度转换为电压信号输出，送给高输入阻抗的模数转换器，转换为数字信号。现有的集成温度传感器结构精度低、随工艺偏差大且无驱动能力。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度高、线性度好、测量范围宽、驱动能力强且工艺依赖性低的集成温度传感器结构。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:一种集成温度传感器结构，包括产生的电流大小随温度变化成正比的正温电流源、与正温电流源相连的产生的电流大小随温度变化不变的零温电流源及与正温电流源与零温电流源相连的跨阻放大模块，所述正温电流源由两个三极管的BE结压差及第一电阻产生，所述零温电流源由基准电压及第二电阻产生，所述跨阻放大模块包括可调电阻及放大器，所述跨阻放大模块的输出端输出电压信号。
[0007]所述第一电阻、所述第二电阻及所述可调电阻为相同类型的可调电阻。
[0008]所述正温电流源的一端连接电源端，所述正温电流源的另一端与所述零温电流源的一端、所述可调电阻的一端及所述放大器的输入端共同连接。
[0009]所述零温电流源的另一端接地，所述可调电阻的另一端与所述放大器的输出端相连，作为所述跨阻放大模块的输出端。
[0010]所述跨阻放大模块的输出端连接模数转换器，所述模数转换器将所述电压信号转换为数字信号。
[0011]本实用新型的有益效果是:精度高、工艺依赖性低、测量范围宽、线性度好、输出范围可调节且可配合更多来兴的模数转换器。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型集成温度传感器结构的结构图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0014]如图1所示，图1为本实用新型集成温度传感器结构的结构图，其包括正温电流源IPTAT、与正温电流源IPTAT相连的零温电流源IZATA及与正温电流源IPTAT与零温电流源IZATA相连的跨阻放大模块。
[0015]其中，正温电流源Iptat由两个三极管的BE结压差AVbe及第一电阻产生，且正温电流源Ipm产生的电流大小随温度变化成正比；零温电流源Izm由基准电压Vbg及第二电阻产生，且零温电流源Izata产生的电流大小随温度变化不变;跨阻放大模块包括可调电阻R及放大器。第一电阻、第二电阻及可调电阻R为相同类型的三个可调电阻。
[0016]正温电流源Iptat的一端连接电源端VDD，另一端与零温电流源Izm的一端、可调电阻R的一端及放大器的输入端共同连接;零温电流源Izata的另一端接地;可调电阻R的另一端与放大器的输出端相连，作为集成温度传感器结构的输出端Vout。
[0017]本实用新型集成温度传感器结构的工作原理如下:
[0018]首先，利用半导体器件的温度特性，由两个三极管的BE结压差AVbe及第一电阻产生正温电流源Ipm，由基准电压Vbg及第二电阻产生零温电流源Izm;接着，二者做差进行归零运算，并经过跨阻放大模块转换为电压信号，由输出端Vout输出；最后，可送给多种类型的模数转换器，转换为数字信号。
[0019]本实用新型集成温度传感器结构有如下优点:
[0020]1、精度高。
[0021]通过将半导体器件温度转换为电流，并进行比例放大和加减运算，方便精准，使得温度传感和归零更加精准。
[0022]2、工艺依赖性低。
[0023]本实用新型集成温度传感器结构中的正温特性的BE结压差AVbe及零温特性的基准电压Vbg随工艺偏差小；且产生正温电流、零温电流与输出跨阻的三个可调电阻全部选用相同类型的电阻，电阻的温度特性在计算结果中抵消，不会带入最终的输出结果。
[0024]3、测量范围宽、线性度好。
[0025]本实用新型集成温度传感器结构中的正温特性的BE结压差AVbe及零温特性的基准电压Vbc对半导体温度可进行全温度范围探测，输出放大器的动态范围宽且线性度好，保证了传感器对温度实现全温度范围线性输出。
[0026]4、输出范围可调节。
[0027]跨阻放大模块中的可调电阻，很容易实现温度传感器的输出增益调节，以适应不同模数转换器的输入范围。
[0028]5、可配合更多类型的模数转换器。
[0029]放大器使得输出具有驱动能力，对后接的模数转换器对输入阻抗没有要求，温度传感器可配合更多类型的模数转换器。
[0030]综上所述，本实用新型集成温度传感器结构与现有的温度传感器相比，不仅结构简单、功耗低，且具有精度高、工艺依赖性低、测量范围宽、线性度好、输出范围可调节、可配合更多类型的模数转换器等明显优点。
【主权项】
1.一种集成温度传感器结构，其特征在于:所述集成温度传感器结构包括产生的电流大小随温度变化成正比的正温电流源、与正温电流源相连的产生的电流大小随温度变化不变的零温电流源及与正温电流源与零温电流源相连的跨阻放大模块，所述正温电流源由两个三极管的BE结压差及第一电阻产生，所述零温电流源由基准电压及第二电阻产生，所述跨阻放大模块包括可调电阻及放大器，所述跨阻放大模块的输出端输出电压信号。2.根据权利要求1所述的集成温度传感器结构，其特征在于:所述第一电阻、所述第二电阻及所述可调电阻为相同类型的可调电阻。3.根据权利要求2所述的集成温度传感器结构，其特征在于:所述正温电流源的一端连接电源端，所述正温电流源的另一端与所述零温电流源的一端、所述可调电阻的一端及所述放大器的输入端共同连接。4.根据权利要求3所述的集成温度传感器结构，其特征在于:所述零温电流源的另一端接地，所述可调电阻的另一端与所述放大器的输出端相连，作为所述跨阻放大模块的输出端。5.根据权利要求1所述的集成温度传感器结构，其特征在于:所述跨阻放大模块的输出端连接模数转换器，所述模数转换器将所述电压信号转换为数字信号。
【文档编号】G01K7/01GK205580614SQ201620298348
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】连颖
【申请人】成都锐成芯微科技有限责任公司