温度测量电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种温度测量电路，包括温度感应电路，其输出表征温度变化的第一和第二电压，所述温度感应电路包括：偏置电流源，其包括分别输出第一和第二电流的第一和第二输出端；第一和第二MOS管，均配置为栅极和漏极相连接且接地，所述第一MOS管的源极接所述第一输出端，所述第二MOS管的源极接所述第二输出端，其中，所述第一电压为所述第一和第二MOS管的栅源电压的差值，所述第二电压为所述第一或第二MOS管的栅源电压。本实用新型的温度测量电路适用于片上集成，且具有低功耗高精度的特点，可应用于低电源电压的芯片电路系统。
【专利说明】温度测量电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种温度测量电路。
【背景技术】
[0002] 目前，环境监测、医疗器件和高精度电子器件的市场发展，对温度测量方案提出了 低功耗、高精度、易集成的要求。为得到精确的温度值，常用的方案是使用高精密测温仪器， 但这种方法不易集成，仅适用于实验室测量等场合，不能够适用于利用RFID标签采集环境 温度等新兴领域。
[0003] 现有技术，例如专利文献CN102435336A中，公开了适用于片上集成的温度测量电 路，均是利用常规的感温元件三极管进行温度测量，但其要求的电源电压较高，不利用系统 功耗。另外，现有技术中温度测量电路的模数转换精度太低，不能满足目前市场的需求。 实用新型内容
[0004] 为此，本实用新型提供了一种温度测量电路，包括温度感应电路，其输出表征温度 变化的第一和第二电压，所述温度感应电路包括：偏置电流源，其包括分别输出第一和第二 电流的第一和第二输出端；第一和第二MOS管，均配置为栅极和漏极相连接且接地，所述第 一 MOS管的源极接所述第一输出端，所述第二MOS管的源极接所述第二输出端，其中，所述 第一电压为所述第一或第二MOS管的栅源电压，所述第二电压为所述第一和第二MOS管的 栅源电压的差值。
[0005] 进一步地，所述温度测量电路还包括模数转换电路，用于将表示所述第一电压和 第二电压的比值的模拟量转化为比特流，所述模数转换电路包括SAR ADC和Sigma-Delta 调制器，其中，所述SAR ADC转化所述模拟量的整数部分，所述Sigma-Delta调制器转化所 述模拟量的小数部分。
[0006] 进一步地，所述温度测量电路还包括数字处理电路，对所述比特流进行滤波和抽 取处理以得到所测量的温度值并存储该温度值。
[0007] 优选地，所述第一和第二MOS管均为PMOS管。
[0008] 优选地，所述第一电流为所述第二电流的5?10倍。
[0009] 优选地，所述数字处理电路包括Sinc3数字滤波器以进行所述滤波和抽取处理。
[0010] 本实用新型的温度测量电路适用于片上集成，并且利用二极管连接型MOS管的特 性产生与温度相关的电压信号，其具有低功耗的特点，可应用于低电源电压的芯片电路系 统；利用SAR ADC与Sigma-Delta调制器相结合进行模数转换，使其能够达到目前市场需求 水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型的温度测量电路的组成框图；
[0012] 图2为本实用新型的温度测量电路的一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的温度测量电路作进一步的详细描 述，但不作为对本实用新型的限定。
[0014] 参照图1，为本实用新型的温度测量电路的组成框图。在该架构中，温度测量电路 包括温度感应电路100、模数转换电路200和数字处理电路300。
[0015] 其中，温度感应电路100用于输出表征温度变化的第一电压V1和第二电压V 2。该 温度感应电路100包括偏置电流源110,其具有输出第一电流I1的第一输出端，和输出第二 电流I2的第二输出端。温度感应电路100还包括第一 MOS管M1和第二MOS管M2，均配置为 二极管连接型，即两个MOS管M1和M2的栅极和漏极相连接且接地，并且，第一 MOS管M1的 源极接第一输出端，即接收第一电流I1，第二MOS管M2的源极接第二输出端，即接收第二电 流I2。温度感应电路100输出的第一电压V1为第一 MOS管M1的栅源电压Vesi或第二MOS 管M2的栅源电压Vffi2，其输出的第二电压V2为M1和M 2的栅源电压的差值，即如图2所示的 A VGS。
[0016] 如图2所示，第一 MOS管M1和第二MOS管M2优选为PMOS管，第一电流I1为第二电 流I2的111倍，优选为5?10倍。由此，温度感应电路100用偏置在不同电流密度下的二极 管连接型的PMOS管，来感应外界的温度，可得到第一电压V1，即负温度系数电压Vffi (Vffil或 Ves2)，通过改变第一电流I1和第二电流I2的电流比，可以调节第二电压V 2，即正温度系数电 压AVffi，再通过后续电路就可以进行温度测量。
[0017] 由于常温下MOS管的栅源电压Vffi约等于0. 3V，而常规的感温元件三极管的基 极-发射极电压Vbe约等于0. 7V，可见，MOS管的Vffi比三极管的Vbe低很多，因此其可以工 作在更低的电源电压下。与现有技术相比，该温度感应电路100利用MOS管进行感温，在简 化电路设计的同时，降低了系统的功耗。同时，由于其可以工作在更低的电源电压下，因此， 其应用范围更广。
[0018] 由温度感应电路100输出的第一电压V1 (即负温度系数电压Ves)和第二电压V2 (即 正温度系数电压A Vffi)得到所测量的温度值的原理描述如下。由正温度系数电压A 和负 温度系数电压Ves，可组合成零温度系数电压Vref。而零温度系数电压Vref = Ves+c[ ? AVes， 其中，a为常数，取值14?18。
[0019] 然后，根据如下公式（1)可得到与温度正相关的系数r :
【权利要求】
1. 一种温度测量电路，包括温度感应电路，其输出表征温度变化的第一和第二电压，所 述温度感应电路包括： 偏置电流源，其包括分别输出第一和第二电流的第一和第二输出端； 第一和第二MOS管，均配置为栅极和漏极相连接且接地，所述第一 MOS管的源极接所述 第一输出端，所述第二MOS管的源极接所述第二输出端，其中， 所述第一电压为所述第一或第二MOS管的栅源电压，所述第二电压为所述第一和第二 MOS管的栅源电压的差值。
2. 根据权利要求1所述的温度测量电路，其特征在于，所述温度测量电路还包括模数 转换电路，用于将表示所述第一电压和第二电压的比值的模拟量转化为比特流，所述模数 转换电路包括SAR ADC和Sigma-Delta调制器，其中，所述SAR ADC转化所述模拟量的整数 部分，所述Sigma-Delta调制器转化所述模拟量的小数部分。
3. 根据权利要求2所述的温度测量电路，其特征在于，所述温度测量电路还包括数字 处理电路，对所述比特流进行滤波和抽取处理以得到所测量的温度值并存储该温度值。
4. 根据权利要求1所述的温度测量电路，其特征在于，所述第一和第二MOS管均为 PMOS 管。
5. 根据权利要求1所述的温度测量电路，其特征在于，所述第一电流为所述第二电流 的5?10倍。
6. 根据权利要求3所述的温度测量电路，其特征在于，所述数字处理电路包括sin c3数字滤波器以进行所述滤波和抽取处理。
【文档编号】G01K7/01GK204142381SQ201420638771
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】张辉, 李鹏, 吴艳辉 申请人:上海贝岭股份有限公司