一种CMOS温度传感器及其传感方法与流程

技术特征：

1.一种CMOS温度传感器，其特征在于包括温度传感器核心模块、环形振荡器模块和二进制计数器，其中温度传感器核心模块负责将芯片温度信号转为对应的电压信号，其次环形振荡器负责将电压信号转为对应的频率信号，最后二进制计数器负责将频率信号转为数字信号。

2.一种CMOS温度传感器，其特征在于包含温度传感电压生成器、参考电压生成器、第一环形振荡器、第二环形振荡器、第一二进制计数器和第二二进制计数器；其中温度传感电压生成器生成输出电压信号V_sense，参考电压生成器生成与温度无关的电压V_ref，输出电压信号V_sense和与温度无关的电压V_ref分别控制第一环形振荡器和第二环形振荡器生成相应频率的与温度相关的时钟信号F_sense和与温度无关的时钟信号F_ref，与温度相关的时钟信号F_sense和与温度无关的时钟信号F_ref分别经过第一二进制计数器和第二计数器生成与温度相关的温度计码D_sense和与温度无关的温度计码D_ref，与温度相关的温度计码D_sense和与温度无关的温度计码位D_ref的位宽分别为16位和10位；第二二进制计数器向第一二进制计数器输出停止电压信号V_stop。

3.根据权利要求2所述的一种CMOS温度传感器，其特征在于：所述温度传感电压生成器包含第一MOS管M₁和第二MOS管M₂，其中第一MOS管M₁的源极接地，第二MOS管M₂的漏极接电源，第一MOS管M₁的栅极和漏极与输出电压信号V_sense相连，第二MOS管M₂的栅极和源极与输出电压信号V_sense相连。

4.根据权利要求2所述的一种CMOS温度传感器，其特征在于：所述参考电压生成器包含第一MOS管M₁、第二MOS管M₂、第三MOS管M₃和第四MOS管M₄，其中第一MOS管M₁的源极接地，其栅极和漏极与第二MOS管M₂的源极相连，第四MOS管M₄的源极接电源，其栅极和漏极与第三MOS管M₃的源极相连，第二MOS管M₂的栅极和漏极均和与温度无关的电压V_ref相连第三MOS管M₃的栅极和漏极均和与温度无关的电压V_ref相连。

5.根据权利要求2所述的一种CMOS温度传感器，其特征在于：所述电压转电流模块包括第一MOS管M₁、第二MOS管M₂、第三MOS管M₃、第四MOS管M₄、第一运算放大器A₁、第二运算放大器A₂、第一电阻R₁；其中第一MOS管M₁的源极接地，第一MOS管M₁的栅极和漏极、第二MOS管M₂的漏极均分别与第一输出信号V_rn相连，第二MOS管M₂的栅极与第一运算放大器A₁的输出相连，第二MOS管M₂的源极与A₁的负输入端和第一电阻R₁的负极相连，第一电阻R₁的正极与第二运算放大器A₂的正输入端和第二MOS管M₃的漏极相连，第三MOS管M₃的栅极与第二运算放大器A₂的输出相连，第四MOS管M₄的栅极和漏极、第三MOS管M₃的源极均与第二输出信号V_rp相连，第四MOS管M₄的源极接电源，传感电压生成器接在第一运算放大器A₁的负输入端和第二运算放大器A₂的负输入端之间。

6.根据权利要求2所述的一种CMOS温度传感器，其特征在于：所述环形振荡器包含第一MOS管M₁、第二MOS管M₂、第三MOS管M₃、第四MOS管M₄、第五MOS管M₅、第六MOS管M₆、第七MOS管M₇、第八MOS管M₈、第九MOS管M₉、第十MOS管M₁₀、第十一MOS管M₁₁、第十二MOS管M₁₂、第十三MOS管M₁₃、第十四MOS管M₁₄和第十五MOS管M₁₅；其中第一MOS管M₁的源极接地，其栅极接时钟输出信号V_clock，第一MOS管M₁的漏极与第二MOS管M₂的源极相连，第二MOS管M₂的栅极接起始输入信号V_start，第二MOS管M₂的漏极与第三MOS管M₃的漏极、第四MOS管M₄的漏极、第五MOS管M₅的漏极和第六MOS管M₆的漏极分别相连，第三MOS管M₃的栅极接起始输入信号V_start，第三MOS管M₃的源极接电源；M₃的栅极接时钟输出信号V_clock，源极接电源。M₅、M₉和M₁₄的栅极均接第一输入信号V_rn，第六MOS管M₆、第十MOS管M₁₀和第十五MOS管M₁₅的栅极均分别接第二输入信号V_rp，第七MOS管M₇和第十二MOS管M₁₂的源极均接地，第八MOS管M₈和第十三MOS管M₁₃的源极均接电源，第五MOS管M₅的源极、第六MOS管M₆的源极、第七MOS管M₇的栅极和第八MOS管M₈的栅极相互连接，第七MOS管M₇的漏极、第八MOS管M₈的漏极、第九MOS管M₉的漏极和第十MOS管M₁₀的漏极相互相连，第九MOS管M₉的漏极和第十MOS管M₁₀的漏极经过偶数个重复单元后与第十二MOS管M₁₂的栅极和第十三MOS管M₁₃的栅极相互相连，第十二MOS管M₁₂的漏极、第十三MOS管M₁₃的漏极、第十四MOS管M₁₄的漏极和第十五MOS管M₁₅的漏极相互相连，第四MOS管M₁₄的源极和第十五MOS管M₁₅的源极分别与时钟输出信号V_clock相连。

7.一种利用如权利要求1至6所述的CMOS温度传感器的传感方法，其特征在于包括以下步骤：

当起始输入信号V_start信号由低电平变为高电平后，温度传感电压生成器和参考电压生成器开始工作，生成输出电压信号V_sense和与温度无关的电压V_ref，分别控制第一二进制计数器和第二二进制计数器开始振荡输出与温度相关的时钟信号F_sense和与温度无关的时钟信号F_ref，第一二进制计数器和第二二进制计数器分别累加与温度相关的时钟信号F_sense和与温度无关的时钟信号F_ref的周期数，当第二二进制计数器计满溢出时，停止电压信号V_stop由低电平变为高电平，第一二进制计数器停止计数；此时第一二进制计数器输出的与温度相关的温度计码D_sense送至数字信号处理器(DSP)，经过数字信号处理器(DSP)校准即可得到当前芯片的工作温度。

8.根据权利要求7所述的CMOS温度传感器的传感方法，其特征在于：还包括以下步骤：

当起始输入信号V_start信号为低电平时，温度传感电压生成器、参考电压生成器、第一环形振荡器和第二环形振荡器处于关闭状态，第一二进制计数器和第二二进制计数器处于复位清零状态。