用于具有在两个温度处的调整能力的温度传感器的参考电压生成器的制造方法
【专利摘要】温度传感器电路，具有可在两个温度处调整的参考电压生成器以用于增加的准确性。参考电压产生区产生参考电压，该参考电压的电平是可调整的。分压器区被连接以从所述参考电压产生区接收所述参考电压并且产生由参考电压和可调整的电阻确定的多个比较电压电平。模拟到数字转换器可以然后被连接到依赖温度的电压区以接收依赖温度的输出电压——诸如绝对温度型的(PTAT)表现成正比，并且连接到所述分压器区以接收所述比较电压电平。所述模拟到数字转换器基于所述依赖温度的输出电压与所述比较电压电平的比较产生表示温度的输出。
【专利说明】用于具有在两个温度处的调整能力的温度传感器的参考电压
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生成裔
技术领域
[0001]本发明一般地涉及温度传感器电路，并且更具体地涉及这样的电路的调整。
【背景技术】
[0002]温度传感器电路可以在使用温度值或码来调节其操作的装置上被用作外围电路。例如，非易失性存储器电路上的偏置电平取决于温度而变化。(例如，来自温度传感器或数字温度计的温度值——诸如在美国专利号7，889，575或8，228，739中描述的——被用于在非易失性存储器电路上偏置电路。)为了准确的操作，来自这样的温度传感器的温度码应该准确。实践中，这样的温度传感器由于制造中的误差而在其输出上不准确。因此，需要一些种类的校准以便于校正输出(温度码)。
【发明内容】
[0003]在第一组方面中，温度传感器电路包括，依赖温度的电压区、参考电压产生区、分压器区和模拟到数字转换器。依赖温度的电压区提供具有对温度的线性型依赖性的输出电压。参考电压产生区产生参考电压，其中所述参考电压的电平是可调整的。分压器区被连接以从所述参考电压产生区接收所述参考电压并且从其产生多个比较电压电平，该多个比较电压电平具有由所述参考电压确定的第一电平以及取决于第一可调整的电阻的第二电平，所述第二电平低于所述第一电平。模拟到数字转换器被连接到依赖温度的电压区以接收依赖温度的输出电压，并且连接到所述分压器区以接收所述比较电压电平。所述模拟到数字转换器基于所述依赖温度的输出电压与所述比较电压电平的比较产生表示温度的输出。
[0004]其它发明涉及一种操作温度传感器电路的方法。温度传感器电路包括:依赖温度的电压区，提供依赖温度的输出电压;参考电压产生区，产生参考电压;分压器区，连接以从所述参考电压产生区接收所述参考电压并且从其产生多个比较电压电平；以及模拟到数字转换器，连接以接收依赖温度的输出电压和比较电压电平并且从其产生指示温度的输出。该方法包括，基于指示所述温度的输出在第一温度处调整所述参考电压的电平；以及基于指示所述温度的输出在第二温度处调整所述分压器区中的可变的电阻，其中所述第一温度不同于所述第二温度。
[0005]本发明的各个方面、优点、特征和实施例被包括在其示例性示例的下述说明中，所述说明应结合附图。这里所引用的所有的专利、专利申请、文章、其它公开物、文件和事物用于所有的目的将其整体通过引用结合于此。在任何所结合的公开物、文件和事物之间的定义或所使用的术语中的任何不一致和矛盾中，本申请的那些应占优势。
【附图说明】
[0006]图1示出了温度传感器电路的示例。
[0007]图2示出了期望的温度传感器表现。
[0008]图3是可调整的参考电压产生元件的示例。
[0009]图4和5示出了用于诸如在图3中示出的电路的调整过程。
[0010]图6是产生参考电压的电路的示例性实施例
[0011]图7-10示出了用于示例性实施例的示例性调整过程。
【具体实施方式】
[0012]以下考虑来自温度传感器的温度码误差以及这样的传感器的调整。温度传感器电路的示例一一诸如图1中所示一一可以使用带隙参考电压生成器区101、参考电压生成器区103、模拟到数字转换器(ADC) 105构建，其中该带隙参考电压生成器区101产生与绝对温度(PTAT)成正比的电压VPTAT;该参考电压生成器区103产生电压VREF，该电压VREF是独立于温度的参考电压;并且该模拟到数字转换器(ADC) 105比较VPTAT电压和VREF电压以在各个温度处产生数字输出(温度码)C=VREF电压的数量取决于ADC的位的数量(在该示例中为5)，并且每个VREF电压对应于每一个温度水平，如图2中所示。
[0013]图2示出了温度传感器电路的期望的类型的表现。在该示例中，VPTAT线性地上升到-40C到I1C的范围之上。在该示例中，水平的线对应于5位的参考值VREF〈31: 0>，使得参考值的每一阶在大约5摄氏度左右。这里用于85C的VREF值——其是普通的参考值——由更深的线标记。
[0014]如所示，图2对应于期望的或理想的表现。实践中，温度传感器由于制造的误差而在数字输出上具有不准确性。由于此，期望一些种类的校准以便于校正数字输出(温度码)。在一个设计中，VREF电压生成器具有调节VREF电压使得数字输出被校正为在某个温度处的期望的温度码的能力。这可以通过如图3中所示的调节电阻器301完成。
[0015]例如，图4示出了对应于85C的VREF电压不匹配在85C处的VPTAT电压的情况。为了使传感器准确，对应于85C的VREF电压可以通过在图3的分压器的底部的调节电阻器301被调节以匹配在85C处的VPTAT电压。通过以此方式调整分压器，对应于85C的VREF电压可以匹配在85C处的VPTAT值;但是，这也将通过该调节而移位对应于其它温度的所有的VREF电压，如图5中所示。因此，离开调整温度，VPTAT曲线可能被移位出VREF范围，如图5中所示的在-40C处。(尽管这里的讨论参考在85C处的匹配，例如，由于在示例中的温度码的阶在5C的量级上，在85C的温度码输出的情况中，更加精确的描述是VPTAT电压在等于在82.5C处的VPTAT电压的VREF电压以及等于在87.5C处的VPTAT电压的另一 VREF电压之间。)
[0016]为了帮助克服该限制，用于VREF生成器的示例性实施例可以包括两个部分，如图6中所示，并且具有在两个不同的温度处调节VREF电压的能力。可调整的参考电压生成器区产生VMAXTR頂电压，该VMAXTR頂电压是用于分压器的输入信号并且是被用于对应于在该示例中的85摄氏度的高调整水平的参考电压。在该可调整的参考电压生成器中，输出VMAXTR頂取自PMOS晶体管611以及在电源电平和接地之间串联连接的可调整的电阻之间的节点。(应注意的是，VMAXTRIM被用于高于诸如对应于在该示例中的85C的所使用的调整电平，VMAXTR頂不是或者不必要一定对应于传感器的最高的温度。)这里，可调整的电阻由可调整的部分613与固定的部分615串联形成。PMOS 611的栅极由运算放大器601的输出控制。运算放大器的一个输入是参考电平，这里是BGR，并且被认为基本上是独立于温度的，并且另一个输入取自可调整的电阻613和固定的电阻615之间的节点并且反映输出参考电压VMAXTRM。可变的电阻613可以然后被调整为将VMAXTRIM电压设置为对应于更高的调整电平。图6的示例示出了运算放大器和输出链(PMOS 611、电阻613和615)的特定的实现方式，但是可以使用其它实现方式。
[0017]在图6的右边，分压器区供应对应于用于温度值的VREF值的参考电压并且使用VMAXTR頂电压作为参考电压。如在图1或3中，示例性实施例再次基于5位闪速A到D转换器，并且参考电压VREF〈0>到VREF〈31>来自电阻器链中的节点，其中该电阻器链形成在PMOS631以及由可调整的区最小温度调整电阻637和固定的电阻639形成的电阻之间。PMOS 631的栅极现在由运算放大器621的输出设置，该运算放大器621具有其一个输入连接以接收VMAXTR頂并且具有其另一个输入连接到节点以用于对应于高调整值(在该示例中的85C)的电阻器链的VREF〈xx>。至于运算放大器601，示出用于运算放大器621的特定的示例仅是一个特定的实现方式。
[0018]在图6的布置下，参考电压生成器具有调整电阻器一一最大温度调整电阻器613，其调节VMAXTR頂电压以及对应于高调整电平或者在该情况中85摄氏度的VREF电压。分压器区也具有调整电阻器一一最小温度调整电阻器637，其调节对应于较低调整电平或者在该情况中-30摄氏度的VREF电压。这允许范围的两端匹配。(至于VMAXTR頂符号，应注意的是，“最小温度调整”被用于所使用的较低的调整电平，而不一定对应于传感器的最低温度。)
[0019]调整程序的示例可以关于图7-10示出。例如，以对应于85摄氏度的VREF值不匹配在85C处的VPTAT电压的情况来说，如图7中所示，对应于85C的VREF电压可以被调节以匹配在85C处的VPTAT电压。VREF电压用图6中的最大温度调整电阻器613调节使得对应于85C的VREF电压匹配在VREF生成器中的在85C处的VPTAT。在对应于每个温度的每个VREF电压之间的电压差通过调节VMAXTR頂电压而改变，如图8中所示。
[0020]尽管第一调整过程会将电压设置到温度范围的期望的高的一端，对应于其它温度的VREF电压可能不匹配在其它温度处的VPTAT电压。在该示例中，在85C处的第一调整之后，如图9中所示，所期望的是在其它温度处进行另外的调整。图9(其与图8相同，指示具有不同的标记)例如示出了对应于-30C的VREF电压不匹配在-30C处的VPTAT电压。
[0021]在示例性VREF生成器中，对应于该示例中的-30C的VREF电压用最小温度调整电阻器637调节，使得其匹配在-30C处的VPTAT电压。由于对应于85C的VREF电压由VMAXTRIM固定，当用最小温度调整电阻器637(图6)VREF电压调节时，其不移位，如图10中所示。由于VREF电压调节在两个不同的温度处完成，对应于其它温度的其它VREF电压匹配在其它温度处的VPTAT电压。
[0022]以上讨论基于特定的组的实施例，但是可以被更一般地应用。例如，示例性实施例的模拟到数字转换使用基于来自电阻器链的节点的值的闪速类型的A-到-D转换器，但是也可以方便的使用其它实现方式。例如，可以使用逐次逼近或SAR的A-to-D转换器。
[0023]示例性实施例页可以基于在温度上为线性的(或者至少“线性-类型”表现，在于更高量级的表现可以被忽略并且电压足够地线性)依赖于温度的电压电平。特别地，示例性实施例使用提供与绝对温度(PTAT)表现成正比的带隙参考类型的电路，但是可以使用其它布置。例如，可以使用与绝对温度表现成反比，其中更高的调整电平电压现在将对应于更低的调整电压并且反之亦然。在任一种情况中，可以使用除了基于带隙的电路以外的具有依赖于温度的输出的电路;并且尽管线性-类型的温度依赖性对于大多数其它应用最易于实现，但是也可以使用其它温度依赖性。
[0024]对于任何这些实施例和变化，VREF生成器具有在两个不同的温度调节VREF电压的能力。当仅对一个温度完成调整时，对应于特定的温度的VREF电压匹配在该温度处的VPTAT(或其它依赖于温度的)电压;但是，其可能不在其它温度处匹配。通过在两个温度处匹配的能力，对应于其它温度的VREF电压也可以在其它温度处匹配PTAT电压。
[0025]这样的参考电压产生电路可以在用于许多应用的集成电路上实现为外围元件。例如，来自温度传感器或数字温度计的温度值——诸如在美国专利号7，889，575或8，228，739中所描述的一一被用于在非易失性存储器电路上偏置电路，其中该非易失性存储器电路诸如闪速NAND存储器和具有3D阵列型结构的非易失性存储器。关于NAND存储器装置的更多细节可以例如在美国专利和公开号20080158969;5，570，315;5，903，495;和6，046，935中找至I」。关于具有3D阵列结构的非易失性存储器的更多细节例如可以在美国专利申请号:13/323，703; 14/153，794;和 14/149，601 中找到。
[0026]本发明的前述详细的描述已为了说明和描述的目的而被呈现。其并非意欲是穷举性的或者将本发明限制到所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。所述的实施例被选中以便于最好地阐释本发明的原理及其实际应用，从而使其它本领域技术人员能够在各种实施例中并且以合适于所计划的特定使用的各种修改来最好地使用本发明。所意欲的是本发明的范围由所附权利要求定义。
【主权项】
1.一种温度传感器电路，包括: 依赖温度的电压区，提供具有对温度的线性型依赖性的输出电压； 参考电压产生区，产生参考电压，其中所述参考电压的电平是可调整的； 分压器区，连接以从所述参考电压产生区接收所述参考电压并且从其产生多个比较电压电平，所述多个比较电压电平具有由所述参考电压确定的第一电平以及取决于第一可调整的电阻的第二电平，所述第二电平低于所述第一电平；以及 模拟到数字转换器，连接到所述依赖温度的电压区以接收所述依赖温度的输出电压，并且连接到所述分压器区以接收所述比较电压电平，其中所述模拟到数字转换器基于所述依赖温度的输出电压与所述比较电压电平的比较产生表示温度的输出。2.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述依赖温度的电压区的输出电压与绝对温度类型的表现成正比。3.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述依赖温度的电压区的输出电压与绝对温度类型的表现成反比。4.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述依赖温度的电压区的输出电压使用带隙电路产生。5.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述分压器区包括连接在电源电平和接地之间的一组串联连接的元件，包括: 第一晶体管，其栅极电压基于所述参考电压； 所述第一可调整的电阻；以及 串联连接的多个电阻，其中所述串联的电阻通过所述第一晶体管连接到所述电源电平并且通过所述第一可调整的电阻连接到接地，并且其中所述比较电压电平取自串联连接的元件的所述组的元件之间的节点。6.如权利要求5所述的温度传感器电路，其中所述第一晶体管是第一PMOS晶体管。7.如权利要求6所述的温度传感器电路，其中所述分压器区还包括: 运算放大器，具有连接以接收所述参考电压的第一输入，连接到串联连接的元件的所述组的节点的第二输入，以及连接到所述第一PMOS晶体管的栅极的输出。8.如权利要求5所述的温度传感器电路，其中所述参考电压产生电路包括: 运算放大器，具有连接以接收额外的参考电平的第一输入、第二输入和输出；以及 PMOS晶体管、第二可调整的电阻和固定的电阻在所述电源电平和接地之间串联连接， 其中所述运算放大器的第二输入的栅极连接到所述第二可调整的电阻和所述固定的电阻之间的节点，并且PMOS晶体管的栅极连接到所述运算放大器的输出。9.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述模拟到数字转换器是闪速型的模拟到数字转换器。10.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述模拟到数字转换器是逐次逼近型的模拟到数字转换器。11.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述温度传感器电路形成为非易失性存储器电路的一部分，该非易失性存储器电路对于形成在其上的存储器阵列具有闪速NAND型的结构。12.如权利要求1所述的温度传感器电路，其中所述温度传感器电路形成为非易失性存储器电路的一部分，该非易失性存储器电路对于形成在其上的存储器阵列具有3D型的结构。13.—种操作温度传感器电路的方法，其中依赖温度的电压区提供依赖温度的输出电压，参考电压产生区产生参考电压，分压器区被连接以从所述参考电压产生区接收所述参考电压并且从其产生多个比较电压电平，并且模拟到数字转换器被连接以接收所述依赖温度的输出电压和所述比较电压电平并且从其产生指示温度的输出，所述方法包括: 基于指示所述温度的输出在第一温度处调整所述参考电压的电平；以及基于指示所述温度的输出在第二温度处调整所述分压器区中的可变的电阻，其中所述第一温度不同于所述第二温度。14.如权利要求13所述的方法，其中所述依赖温度的输出电压与绝对温度表现成正比。15.如权利要求13所述的方法，其中所述第一温度大于所述第二温度。16.如权利要求13所述的方法，其中所述第二温度大于所述第一温度。17.如权利要求13所述的方法，其中所述调整所述参考电压的电平包括设置电阻值。18.如权利要求13所述的方法，其中在调整所述分压器区中的可变的电阻之前调整所述参考电压的电平。19.如权利要求13所述的方法，其中所述依赖温度的输出电压与绝对温度类型的表现成正比。20.如权利要求13所述的方法，其中所述依赖温度的输出电压与绝对温度类型的表现成反比。
【文档编号】G11C7/04GK105874539SQ201580003578
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】松本雅秀, 山下竜二
【申请人】桑迪士克科技有限责任公司