一种正温度系数温度传感电路的制作方法

文档序号:13450794
一种正温度系数温度传感电路的制作方法

本实用新型涉及一种传感电路,特别提供一种正温度系数温度传感电路。



背景技术:

传统的温度检测一般采用热电偶、铂电阻、双金属开关等器件为传感器,受到封装体积的影响,不利于集成,不利于产品的小型化。同时传统的温度传感器线性表现以及准确度较差,限制了其在微型化电子产品中的应用。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本实用新型的目的是为了提供一种将传统电路中的温度传感元件和驱动输出元件同时集成在一块芯片上,实现精确测量、高度集成的正温度系数温度传感电路。

为达到上述目的,本实用新型的技术方案如下:一种正温度系数温度传感电路包括电源、启动电路、正温度系数电压产生电路和电压跟随电路;所述电源与所述启动电路和正温度系数电压产生电路相连,用于供电;所述启动电路与所述正温度系数电压产生电路相连,在电源电压上电初始时,为正温度系数电压产生电路提供初始电流;所述电压跟随电路与所述正温度系数电压产生电路相连,用于增强驱动带载能力。

进一步,所述启动电路包括第一P型场效应管、第二P型场效应管、第一N型场效应管、第二N型场效应管和第一二极管;所述正温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管、第四P型场效应管、第五P型场效应管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻;

所述第一P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第一二极管的正极和第一N型场效应管的漏极相连,栅极与接地信号相连;

所述第二P型场效应管的漏极接所述电源,源极与所述第二N型场效应管的漏极相连,栅极分别与所述第三P型场效应管的栅极和第四P型场效应管的栅极相连;所述第一N型场效应管的漏极分别与所述第一P型场效应管的源极和第一二极管的正极相连,源极与接地信号相连,栅极与所述第二N型场效应管的栅极相连;所述第二N型场效应管的漏极与栅极两端相连,漏极与所述第二P型场效应管的源极相连,源极与接地信号相连,栅极与所述第一N型场效应管的栅极相连,所述第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流镜的关系;

所述第一二极管的正极分别与所述第一P型场效应管的源极和第一N型场效应管的漏极相连,负极分别与所述第三P型场效应管的源极和第一三极管的集电极相连;

所述第三P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第一二极管的负极和第一三极管的集电极相连,栅极分别与所述第二P型场效应管的栅极和第四P型场效应管的栅极相连;

所述第四P型场效应管的栅极和源极两端相连,漏极接所述电源,源极分别与所述第五P型场效应管的栅极和第二三极管的集电极相连,栅极分别与所述第二P型场效应管的栅极和第三P型场效应管的栅极相连,所述第二P型场效应管和第四P型场效应管构成电流镜的关系;

所述第五P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第二电阻的一端和电压跟随电路的正输入端相连,栅极分别与所述第四P型场效应管的源极和第二三极管的集电极相连;

所述第一三极管的集电极和基极两端相连,集电极分别与所述第一二极管的负极和第三P型场效应管的源极相连,基极与所述第二三极管的基极相连,发射极与接地信号相连;

所述第二三极管的集电极分别与所述第四P型场效应管的源极和第五P型场效应管的栅极相连,基极与所述第一三极管的基极相连,发射极与所述第一电阻的一端相连;

所述第一电阻的一端与所述第二三极管的发射极相连,另一端与接地信号相连;所述第二电阻的一端分别与所述第五P型场效应管的源极和电压跟随电路的正输入端相连,另一端与接地信号相连。

进一步,所述电压跟随电路的正负输入端均为P型场效应管制作,其输入输出电流近似为零。

进一步,所述第一电阻和第二电阻为相同类型电阻,并严格匹配。

本实用新型的有益效果是:(1)整个电路为微功耗设计,消耗的电流在芯片产生的温升可忽略,减小了自身电路对温度传感电路温度测试的影响,提高了温度测试的精度。(2)本实用新型的集成温度传感器利用半导体PN结的温度特性原理实现,与现有的热敏电阻、热电偶、RTDS等其他传统温度传感器相比具有体积小、复现性好、易操作,能高度集成的优点。(3)本实用新型提出的正温度系数温度传感电路可以和其他DSP处理电路在同一芯片上集成,进行信号调节和信号处理,可实现智能型温度传感器的高端产品。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图;图2为本实用新型实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。

如图所示:一种正温度系数温度传感电路包括电源、启动电路、正温度系数电压产生电路和电压跟随电路;所述电源与所述启动电路和正温度系数电压产生电路相连,用于供电;所述启动电路与所述正温度系数电压产生电路相连,在电源电压上电初始时,为正温度系数电压产生电路提供初始电流;所述电压跟随电路与所述正温度系数电压产生电路相连,用于增强驱动带载能力。

所述启动电路包括第一P型场效应管、第二P型场效应管、第一N型场效应管、第二N型场效应管和第一二极管;所述正温度系数电压产生电路包括第三P型场效应管、第四P型场效应管、第五P型场效应管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻;所述第一P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第一二极管的正极和第一N型场效应管的漏极相连,栅极与接地信号相连;所述第二P型场效应管的漏极接所述电源,源极与所述第二N型场效应管的漏极相连,栅极分别与所述第三P型场效应管的栅极和第四P型场效应管的栅极相连;所述第一N型场效应管的漏极分别与所述第一P型场效应管的源极和第一二极管的正极相连,源极与接地信号相连,栅极与所述第二N型场效应管的栅极相连;所述第二N型场效应管的漏极与栅极两端相连,漏极与所述第二P型场效应管的源极相连,源极与接地信号相连,栅极与所述第一N型场效应管的栅极相连,所述第一N型场效应管和第二N型场效应管构成电流镜的关系;所述第一二极管的正极分别与所述第一P型场效应管的源极和第一N型场效应管的漏极相连,负极分别与所述第三P型场效应管的源极和第一三极管的集电极相连;所述第三P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第一二极管的负极和第一三极管的集电极相连,栅极分别与所述第二P型场效应管的栅极和第四P型场效应管的栅极相连;所述第四P型场效应管的栅极和源极两端相连,漏极接所述电源,源极分别与所述第五P型场效应管的栅极和第二三极管的集电极相连,栅极分别与所述第二P型场效应管的栅极和第三P型场效应管的栅极相连,所述第二P型场效应管和第四P型场效应管构成电流镜的关系;所述第五P型场效应管的漏极接所述电源,源极分别与所述第二电阻的一端和电压跟随电路的正输入端相连,栅极分别与所述第四P型场效应管的源极和第二三极管的集电极相连;所述第一三极管的集电极和基极两端相连,集电极分别与所述第一二极管的负极和第三P型场效应管的源极相连,基极与所述第二三极管的基极相连,发射极与接地信号相连;所述第二三极管的集电极分别与所述第四P型场效应管的源极和第五P型场效应管的栅极相连,基极与所述第一三极管的基极相连,发射极与所述第一电阻的一端相连;所述第一电阻的一端与所述第二三极管的发射极相连,另一端与接地信号相连;所述第二电阻的一端分别与所述第五P型场效应管的源极和电压跟随电路的正输入端相连,另一端与接地信号相连。

启动过程:第一P型场效应管和第一二极管在电源电压VDD上电初始时,为第一三极管提供初始电流,当电源电压VDD上电过程结束后,第四P型场效应管提供稳定的偏置电流,第二P型场效应管和第四P型场效应管构成电流镜的关系,第一N型场效应管和第二N型场效应管也构成电流镜的关系,由于P型场效应管的宽长比远小于N型场效应管的宽长比,因此第一N场效应管的漏端电位即第一二极管的正极电位被拉低到接近GND的电平,第一二极管截止,因此启动电路脱离正温度系数温度传感电路的正温度系数电压产生电路,从而完成该电路的启动过程。

正温度系数电压产生电路:第三、第四、第五P型场效应管,第一、第二三极管和第一、第二电阻,是正温度系数温度传感电路的主体电路。第四P型场效应管的电流由下式决定:

式中,VbeQ1和VbeQ2分别为第一三极管和第二三极管基极与发射极正向导通电压;VT为热电压,IC1和IC2分别为第一三极管和第二三极管的集电极电流,本例中IC1=IC2;IS1和IS2为第一三极管和第二三极管的集电极饱和电流,该物理量跟三极管的基极-发射极结面积有关,本例中设定第二三极管的基极-发射极结面积为第一三极管的N倍,即IS2=N*IS1

式(1)可以简化为:

第四P型场效应管和第五P型场效应管构成电流镜,因此两者的漏端电流成比例关系:

Id(MP5)=M*Id(MP4)……………………………………………………(3)

电压跟随电路的正负输入端均为P型场效应管制作,其输入输出电流近似为零,因此流经第二电阻的电流即为第五P型场效应管漏端的电流。电压跟随电路的正输入端的电压为:

该电压通过电压跟随电路的输出,增强其驱动带载能力:

其中,R1和R2为相同类型电阻,并严格匹配,其温度系数相互抵消,VT为正温度系数电压,因此最终电路的输出Vout为正温度系数。整个电路为微功耗设计,消耗的电流在芯片产生的温升可忽略,减小了自身电路对温度传感电路温度测试的影响,提高了温度测试的精度。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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