一种温度传感器及温度检测方法
【专利摘要】本发明涉及温度检测【技术领域】，本发明提供一种温度传感器及温度检测方法，温度传感器包括振荡器、计数器以及计算器；振荡器用于向计数器输出某一频率的周期性信号；计数器用于对周期性信号进行计数，并将信号的计数值和信号的总时间长度发送给计算器；计算器用于根据信号的计数值和信号的总时间长度计算温度值，与现有技术相比，通过简单的计数器完成现有技术中的模数转换器的量化功能，由于计数器非常容易实现，因此，简化了现有技术中对模拟量到数字量转换这个环节的复杂性，具有结构简单、易于实施、占用芯片面积小以及功耗低的优点。
【专利说明】一种温度传感器及温度检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及温度检测【技术领域】，尤其涉及温度传感器及温度检测方法。
【背景技术】
[0002]随着电子信息技术的发展和人们生活水平的提高，人们对芯片的要求也越来越高:芯片不仅需要支持更多的功能，还需要具有更高的性能，并且需要具有更低的成本。这些日益苛刻的要求，对芯片的设计提出了越来越多的挑战，芯片中的每一个模块都要做到精益求精。可惜的是，随着CMOS工艺特征尺寸越来越小，虽然芯片可以做到速度更快、面积更小，但是各种非理想因素，例如工艺偏差，温度特性等对芯片的影响也越来越大。芯片中的关键模块，必须要具有抵御这些非理想因素的能力，以维持其性能的稳定。这就需要在芯片中增加许多传感器，来检测各种器件的工艺偏差，检测芯片的温度，并利用传感器的输出结果对芯片中的关键模块进行校准或者补偿。
[0003]作为诸多传感器中的一种，温度传感器在芯片中具有尤为重要的地位，因为工艺偏差对芯片来说是固定不变的，但温度的变化却是时时存在的，因此温度的检测和补偿必须时时进行。
[0004]目前最好的温度传感器器件基于双极型晶体管，其具有良好的稳定性和线性度，能够实现高精度的测量。CMOS工艺能够提供衬底寄生纵向PNP管(VPNP)，被广泛用于在CMOS工艺上设计温度传感器，同样具有良好的特性。如图1所示，是一个典型的CMOS温度传感器组成框图，它包括模拟前端101，模数转换器(ADC) 102以及数字接口 103。
[0005]如图2所示，是图1的一个具体实施例，也是现有技术中被广泛应用的温度传感器架构，通过2个PNP管的Vbe电压之差实现温度检测目的。其中，PNP管Ql的面积为A，PNP管Q2的面积为m -A ;也就是说PNP管Q2面积是PNP管Ql面积的m倍。电流源201和202，通常采用PMOS管进行设计，其中电流源201的电流为P *Ib，电流源202的电流为Ib ;也就是说电流源201的电流是电流源202电流的P倍，将Vtsp、Vtsn以差分的方式送给模数转换器(ADC) 203进行量化。该差分电压用数学公式表示为:
【权利要求】
1.一种温度传感器，其特征在于，所述温度传感器包括振荡器、计数器以及计算器； 所述振荡器用于向所述计数器输出某一频率的周期性信号； 所述计数器用于对所述周期性信号进行计数，并将信号的计数值和信号的总时间长度发送给计算器； 所述计算器用于根据所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值。
2.如权利要求1所述的温度传感器，其特征在于，所述振荡器为RC振荡器，所述计算器用于根据所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值具体为: 根据以下公式计算温度值:
其中，T0为额定温度，R0为额定阻值，m为计数器位数，q为信号的计数值，Fref为计数器的参考频率，α为电阻的温度系数。
3.一种基于如权利要求1所述的温度传感器的温度检测方法，其特征在于，所述温度检测方法包括以下步骤: 所述振荡器向计数器输出某一频率的周期性信号； 所述计数器对所述周期性信号进行计数，并将信号的计数值和信号的总时间长度发送给计算器； 所述计算器根据所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值。
4.如权利要求3所述的温度检测方法，其特征在于，所述计算器根据所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值的步骤具体为: 根据以下公式计算温度值:
其中，T0为额定温度，R0为额定阻值，m为计数器位数，q为信号的计数值，Fref为计数器的参考频率，α为电阻的温度系数。
5.一种温度传感器，其特征在于，所述温度传感器包括振荡器、存储器、计数器以及计算器； 所述振荡器用于向所述计数器输出某一频率的周期性信号； 所述计数器用于对所述周期性信号进行计数，并将信号的计数值和信号的总时间长度发送给计算器； 所述存储器用于存储芯片在出厂校准时在额定温度下输入周期性信号后得到的初始计数值，并将所述初始计数值发送给所述计算器； 所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值。
6.如权利要求5所述的温度传感器，其特征在于，所述振荡器为RC振荡器，所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值具体为: 根据以下公式计算温度值:
Ttl为额定温度，α为电阻的温度系数，％为信号的初始计数值，q为信号的计数值。
7.如权利要求5所述的温度传感器，其特征在于，所述振荡器为RC振荡器，所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值具体为: 根据以下公式计算温度值:
Ttl为额定温度，α为电阻的温度系数，Citl为信号的初始计数值，q为信号的计数值，Aq为计数差值，定义为Aq = q-q(l。
8.一种基于如权利要求5所述的温度传感器的温度检测方法，其特征在于，所述温度检测方法还包括以下步骤: 所述振荡器向所述计数器输出某一频率的周期性信号； 所述计数器对所述周期性信号进行计数，并将信号的计数值和信号的总时间长度发送给计算器； 存储器存储芯片在出厂校准时在额定温度下输入周期性信号后得到的初始计数值，并将所述初始计数值发送给所述计算器； 所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值。
9.如权利要求8所述的温度检测方法，其特征在于，所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值的步骤具体为: 根据以下公式计算温度值:
Ttl为额定温度，α为电阻的温度系数，％为信号的初始计数值，q为信号的计数值。
10.如权利要求8所述的温度检测方法，其特征在于，所述计算器根据所述初始计数值、所述信号的计数值和所述信号的总时间长度计算温度值的步骤具体为: 根据以下公式计算温度值:
Ttl为额定温度，α为电阻的温度系数，Citl为信号的初始计数值，q为信号的计数值，Aq为计数差值，定义为Aq = q-q(l。
【文档编号】G01K7/00GK104132738SQ201410367630
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】许建超, 赵琮, 汤江逊, 欧阳振华, 许志玲 申请人:深圳市锐能微科技有限公司