拟到数字转换器(ADC)310，数字调节器(regulator) 340和数字到模拟转换器(DAC) /驱动器380。可以看出，电压发生器300是紧凑的且易于执行的，大多数的复杂性仅在数字域中处理。实质上，由图8所示的传感器280感测的模拟温度被ADC 310数字化成温度步幅(st印)的量且每个量或步幅用二进制码Tcode编码。数字调节器340计算在数字域中的期望的电压函数。最后，通过DAC/驱动器380将计算结果转换回为模拟Vout。
[0088]ADC 310具有用于接收Vptat (T)的输入281，Vptat (Τ)是与由图8所示的ΡΤΑΤ发生器温度传感器280输出的绝对温度成比例的模拟电压。ADC 310用于将来自温度传感器的模拟电压Vptat (T)转换成在?Υ和Τ H之间的数字温度码字Tcode。
[0089]在传统的设计中，ADC是包括一排比较器的标准快闪ADC，该一排比较器比较从参考电阻器串抽取的等间隔的参考电压和与绝对温度(PTAT)成比例的电压。传统的ADC将Vptat (T)与参考电阻器串上的各个抽头点相比较，并且输出温度计型的数字代码，该数字代码又被使用温度计到二进制编码器转换为二进制代码。二进制输出是温度的数字表示。因此，在?Υ和TH之间的温度的工作范围被量化且每个量的步幅由Tcode表示。数字化的感测温度值将由在输出311处输出的Tcode字来表示。
[0090]数字调节器340计算在数字域中电压发生器的输出电压。数字调节器340经由线311从ADC接收Tcode，且执行电压调整以输出计算的码字Vout^。DAC/驱动器380将计算的码字Voutlin转换成相应的模拟Vout以出现在输出301处。
[0091]US 8，334，796公开了一种用于生成具有可编程的负温度系数的线性DC电压的芯片上DC电压发生器。US 8，334，796的全部公开通过引用合并于此。使用的ADC是标准快闪 ADCo
[0092]图11更加详细地例示了图10所示的传统的ADC(模拟到数字转换器)。为简单，例示了 ADC 310的3位的示例，虽然通常ADC是L位，其中2L= N，N是数字间隔的数量。其他数量的位的一般化是很普通的。基本上，在地和与温度无关的电流源334之间是由
Rbase 332形成的参考电阻器串R0、Rl、R2.....R6，具有等间隔的电压抽头RefO、Refl、
Ref2,…、Ref6。Rbase332被设定以便在RefO处的电压是Vptat (T1)且在Rdf6处的电压是Vptat (T2)。以这种方式，参考电阻器串充当实质上将温度范围T1到T2划分成7个等级的分压器。
[0093]该排比较器与参考电阻器串一起形成快闪ADC。来自温度传感器的模拟输入Vptat经由线281被接收且在在电阻器串的每一级分别与在RefO到Ref6处的电压比较。例如，在最低级，快闪ADC具有包含比较器344以将Vptat与在RefO处的电压进行比较的模块340。随着Vptat增加，每个比较器翻转(flip)，给出温度计代码。
[0094]图12例示了从图8所示的ADC的编码器输出的理想化的温度代码Tcode。来自所有级的ADC模块340的比较结果被输入到编码器324，该编码器324输出3位Tcode，该3位Tcode是相应于检测到的Vptat的在T1和T2之间的数字温度。ADC 310的范围受限于最低和最高的参考抽头RefO和Ref6。一旦Vptat高于Ref6，则ADC中的最高的比较器将已经翻转，从而，ADC的输出饱和，作为其最大的输出代码。例如，量化的温度范围从?Υ= -40度C延伸到ΤΗ= 85度C。该范围通过使用31个比较器的5位快闪ADC来量化。
[0095]然而，在实践中，由于图10所示的快闪ADC中的各个比较器的非均匀性，图10所示的快闪ADC是非线性的。
[0096]图13例示了从非线性ADC的编码器输出的温度代码Tcode。非线性是误差的来源。这可以通过在对图12所示的理想的ADC和图13所示的非线性ADC的相同的VPTAT值之间的比较来说明。对于值T，理想的ADC输出Tcode为“001”，但非线性ADC输出Tcode为 “010”。
[0097]高线件ADC
[0098]取代使用具有参考电阻器串的传统的一排比较器，使用线性斜坡电压以逐个时钟周期地扫描模拟电压。线性斜坡电压在N个时钟周期中从第一电压限升高到第二电压限。通过记录其中斜坡电压等于模拟电压的时钟周期获得模拟电压的数字值。
[0099]图14示出了高线性度ADC。模拟到数字转换器ADC 310将在两个限制\和V H之间的输入模拟Vptat (T)数字化为N个间隔中的一个，然后将数字化的Vptat(T)编码成数字Tcode (T)。ADC 310包括可编程斜坡发生器330、斜坡计数器360和编码器370，它们在控制模块380的控制下。
[0100]图15(A)是示出由可编程斜坡发生器产生的作为时间的函数的斜坡电压Vramp的曲线图。斜坡电压Vramp在灯时处于I且在tH时线性增加至Vp N个时钟周期。
[0101]图15⑶是与图15(A) —起示出作为时间时钟周期的函数的斜坡电压Vramp的曲线图。斜坡电压Vramp在时钟周期的计数0时处于\且在计数N时线性增加至V H。
[0102]图15(C)是图15㈧的曲线图的替换轴，示出作为T(温度)的函数的斜坡电压Vramp。斜坡电压Vramp在?Υ处是处于V 在Τ H处线性增加至V H。
[0103]斜坡电压Vramp由斜坡计数器350使用以扫描在图9B所示的给定T处的电压Vptat (T)。如果当Vramp达到与Vptat (T)相同的幅度时斜坡计数器350计数到第x个时钟周期，则按比例，相应的温度是由Tx = (x/N) (TH-TL)给出。
[0104]然后使用编码器370以将Tx编码为作为多位码字的Tcode。
[0105]图16更详细地例示了可编程斜坡发生器的示例。可编程斜坡发生器330通过使用恒定电流对电容器充电来产生线性电压。该恒定电流可由电阻器DAC电路编程。可编程斜坡发生器330包括电流镜332，电流镜332使得在第一电流支路340中的I被镜像到第二电流支路334中。
[0106]在第二电流支路334中的电流I是在第二电流支路334中恒定电流I对电容器336放电，且充电电压Vramp从连接到电容器336的输出节点338输出。因此，
[0107]Δ Vramp = (I Δ t) /C 公式 1
[0108]在第一电流支路340中的电流I由晶体管342控制，晶体管342与电阻器344串联接地。在晶体管342和电阻器344之间的节点346具有电压
[0109]VI = IR 公式 2
[0110]该电压VI将由可编程参考电压电路控制。可编程参考电压电路具有将电流I。馈送到具有可编程电阻RDAe的可编程电阻式DAC 352的恒定电流源350。在DAC 352和恒定电流源350之间的节点354具有电压
[0111]VDAC (y) = IqRdac (y) = 10yr 公式 3
[0112]其中y = 1、2、3、…且r是DAC的单位电阻。
[0113]运算放大器356将VI与VDAe (y)比较且据此驱动晶体管342以均衡(equalize)这两个电压，使得
[0114]VDAC (y) = VI 公式 4
[0115]组合公式1、2、3和4:
[0116]10yr= IR = C Δ Vramp/ Δ t
[0117]10yr= C Δ Vramp/x τ 公式 5
[0118]其中τ是时钟周期。
[0119]可编程斜坡发生器的校准
[0120]假设Ν = 128且DAC的可编程电阻由y = 1至128给出。在未校准状态中，可编程斜坡发生器将输出未校准的Vrampl，该未校准的Vrampl将不一定N = 128个时钟周期恰好符合在VJPVH之间。
[0121]在可编程斜坡发生器330的校准模式中，DAC被编程到DAC (128)，该DAC (128)提供128r的电阻。这产生斜坡电压Vrampl，其花费K个时钟周期从\斜升至V H。因此
[0122]10128r = C Δ Vrampl/K τ 公式 5
[0123]在可编程斜坡发生器330的正常模式下，期望具有校准的斜坡电压，Vramp，这花费128个时钟周期从\斜升至VH。由于公式4在两个时钟周期计数之间交换的方面是对称的，因此在正常操作期间，DAC可以被复位至具有电阻Kr的DAC(K)。这意味着下面的公式是同样有效的:
[0124]10Kr = CA Vramp/128 τ 公式 6
[0125]校准的Vramp将如期望的花费N = 128个时钟周期从斜升至V H。该Vramp然后可以被用于扫描和数字化Vptat。
[0126]图17更加详细地例示了图14所示的斜坡计数器。斜坡计数器360包括计数器362，用于计数通过输入363来自时钟信号CLK的时钟周