[go: up one dir, main page]

CN111609943B - 一种温度检测电路 - Google Patents

一种温度检测电路 Download PDF

Info

Publication number
CN111609943B
CN111609943B CN202010393928.6A CN202010393928A CN111609943B CN 111609943 B CN111609943 B CN 111609943B CN 202010393928 A CN202010393928 A CN 202010393928A CN 111609943 B CN111609943 B CN 111609943B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
voltage
circuit
field effect
effect transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010393928.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111609943A (zh
Inventor
刘君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Original Assignee
Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd filed Critical Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp Ltd
Priority to CN202010393928.6A priority Critical patent/CN111609943B/zh
Publication of CN111609943A publication Critical patent/CN111609943A/zh
Priority to EP21804859.3A priority patent/EP4148403A4/en
Priority to PCT/CN2021/085931 priority patent/WO2021227711A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111609943B publication Critical patent/CN111609943B/zh
Priority to US17/985,619 priority patent/US20230074005A1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/34—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using capacitative elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K2219/00—Thermometers with dedicated analog to digital converters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

本申请实施例公开了一种温度检测电路，包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路；比较器输入端分别与第一电压生成电路的电压输出端和第二电压生成电路的电压输出端相连，获取参考电压和比较电压；输出比较结果，根据比较结果确定环境温度；第二电压生成电路，包括电流生成电路和电流电压转换电路，电流生成电路用于生成与环境温度相关的电流信号，电流电压转换电路用于将电流信号转换为比较电压。如此，利用环境温度相关的电流信号来表征环境温度，对电流信号进行采样和处理来从而得到温度检测结果，由于对电流信号进行采样和处理过程中无需使用大量电容，相比于现有温度检测电路省去了大量电容，有效减少温度检测电路的面积。

Description

一种温度检测电路
技术领域
本申请涉及温度检测技术，尤其涉及一种温度检测电路。
背景技术
温度传感器(Temperature Sensor，TPS)是一种将温度转化为可读取式二进制编码的电路，集成电路芯片的温度监测至关重要，能够预防高温对芯片造成不可逆转的损坏，并且可以通过监测芯片温度进行芯片性能的调节。近年来，随着大规模集成电路的飞速发展与制造工艺的日趋精进，温度传感器的商业应用越来越广泛。由于芯片内部各个节点的温度并不完全相同，因此有些芯片中会放多个温度传感器，用来监测不同节点的温度。
图1为传统的温度传感器的理论结构示意图，图1中三极管Q1发射集接偏置电流pIbias，三级管Q2发射极接偏置电流Ibias，保证放大器工作在线性范围，Q1基极和集电极接地，Q2基极和集电极接地，ΔVBE具有正的温度系数，即VPTAT；VBE具有负的温度系数，即VCTAT。假如模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)的输出信号Dout的占空比记为μ，当Dout＝1时，反馈信号控制ADC对VBE进行采样积分；当Dout＝0时，反馈信号控制ADC对αΔVBE进行采样积分。ADC两个阶段的采样积分值最终是相等的，即μ·VBE＝(1-μ)·αΔVBE，从而得到，μ＝αΔVBE/(VBE+αΔVBE)＝αΔVBE/VREF，占空比μ表征了被测试点的温度。
图2为传统ADC电路的理论结构示意图，ADC中会用到很多的电容进行采样积分，理论如图2所示。其中，Vi1、Vi2对应图1中VPTAT和VREF，C1/C3是采样电容，C2/C4是积分电容，
Figure BDA0002486653180000011
是两相不交叠时钟，
Figure BDA0002486653180000012
是采样时钟，
Figure BDA0002486653180000021
是积分时钟，
Figure BDA0002486653180000022
是运算放大器(Operation，Alamplifier，OP)的共模反馈时钟，
Figure BDA0002486653180000023
是控制比较器(Comparator，CMP)输出的时钟，Bs是输出的单比特码流。一般会在C1/C3上实现前面公式中的α倍，而且实际应用中可能需要由很多个电容并联来实现总的C1/C3。总的个数一般会选用2的幂次方，比如8个或者16个等。从而导致传统温度传感器内会用到比较多的电容，导致芯片所占空间较大，且芯片成本较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请实施例期望提供一种温度检测电路。
本申请的技术方案是这样实现的：一种温度检测电路、所述温度检测电路包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路；
所述比较器的第一输入端与第一电压生成电路的输出端相连，获取所述第一电压生成电路输出的参考电压；所述比较器的第二输入端与所述第二电压生成电路的输出端相连，获取所述第二电压生成电路输出的比较电压；所述比较器的输出端输出比较结果，根据所述比较结果确定环境温度；
所述第二电压生成电路，包括电流生成电路和电流电压转换电路，所述电流生成电路用于生成与环境温度相关的电流信号，所述电流电压转换电路用于将所述电流信号转换为所述比较电压。
本申请实施例中提供了一种温度检测电路，该温度检测电路包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路；所述比较器的第一输入端与第一电压生成电路的输出端相连，获取所述第一电压生成电路输出的参考电压；所述比较器的第二输入端与所述第二电压生成电路的输出端相连，获取所述第二电压生成电路输出的比较电压；所述比较器的输出端输出比较结果，根据所述比较结果确定环境温度；所述第二电压生成电路，包括电流生成电路和电流电压转换电路，所述电流生成电路用于生成与环境温度相关的电流信号，所述电流电压转换电路用于将所述电流信号转换为所述比较电压。如此，利用环境温度相关的电流信号来表征环境温度，对电流信号进行采样和处理来从而得到温度检测结果，由于对电流信号进行采样和处理过程中无需使用大量电容，相比于现有温度检测电路省去了大量电容，有效减少温度检测电路的面积。
附图说明
图1为传统的温度传感器的理论结构示意图；
图2为传统ADC电路的理论结构示意图；
图3为本申请实施例中温度检测电路的第一理论结构示意图；
图4为本申请实施例中温度检测电路的第二理论结构示意图；
图5为本申请实施例中温度检测电路的第三理论结构示意图；
图6为本申请实施例中温度检测电路的第四理论结构示意图；
图7为本申请实施例中第一带隙基准电路的原理结构示意图；
图8为本申请实施例中第二带隙基准电路的原理结构示意图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。
本申请实施例提供了一种温度检测电路，图3为本申请实施例中温度检测电路的第一理论结构示意图，如图3所示，所述温度检测电路：比较器31、第一电压生成电路32和第二电压生成电路33；
所述比较器31的第一输入端与第一电压生成电路32的输出端相连，获取所述第一电压生成电路32输出的参考电压；所述比较器31的第二输入端与所述第二电压生成电路33的输出端相连，获取所述第二电压生成电路33输出的比较电压；所述比较器31的输出端输出比较结果，根据所述比较结果确定环境温度；
所述第二电压生成电路33，包括电流生成电路331和电流电压转换电路332，所述电流生成电路331用于生成与环境温度相关的电流信号，所述电流电压转换电路332用于将所述电流信号转换为所述比较电压。
实际应用中，可以将比较器当作一个1位模/数转换器(ADC)。比较器的第一输出端为反向输入端，反向输入端加一个固定的参考电压Vref，第二输入端为正向输入端，正向输入端加比较电压Vin，比较器的输出端输出比较结果Bs，当Vin大于Vref，Bs为高电平1，当Vin小于Vref，Bs为低电平0。
比较电压Vin是根据与温度有关的电流信号转化而来的，对电流信号的采样和转换处理所需的电容数量均小于ADC对电压信号采样和处理所需的电容数量。因此，本申请实施例中提供了一种新的电压生成电路，以减少整个温度检测电路中的电容数量。
参考电压Vref是能够始终保持恒定的一个电压，其大小根据实际需求而定。因此，第一电压生成电路包括稳压源和稳压电路，其中，稳压源能够生成与温度无关的基准电压，稳压电路能够将基准电压维持在一个定值，即参考电压，可以避免因电路切换等原因造成的电压波动，从而保证参考电压的稳定性。
图4为本申请实施例中温度检测电路的第二理论结构示意图，在上述实施例的基础上给出了一种具体的第二电压生成电路，如图4所示，温度检测电路包括：比较器31，第一电压生成电路32和第二电压生成电路33；
第二电压生成电路33，包括电流生成电路331和电流电压转换电路332；
所述电流生成电路331包括第一电流生成电路3311和第二电流生成电路3312；其中，所述第一电流生成电路3311用于输出与环境温度相关的第一电流I1，所述第二电流生成电路3312用于输出与环境温度无关的第二电流I2，
所述电流电压转换电路332的电流输入端与所述第一电流生成电路3311的电流输出端相连，以及与所述第二电流生成电路3312的电流输出端相连，所述电流电压转换电路332用于将所述第一电流和所述第二电流的总电流转化为所述比较电压。
在一些实施例中，所述比较器31的输出端与所述第二电流生成电路3312的电流控制端相连，利用所述比较结果控制所述第二电流生成电路3312输出所述第二电流。
也就是说，通过比较器输出的高低电平信号来控制第二电流的输出或停止输出。比如，比较电压大于参考电压时比较结果为高电平，控制第二电流输出；比较电压小于参考电压时比较结果为低电平，控制第二电流停止输出。换言之，第二电流输出时能够使比较电压降低至小于参考电压，第二电流停止输出时，能够使比较电压升高至大于参考电压。
示例性的，电流电压转换电路可以是具有充放电功能的路，第一电流对其进行充电，第二电流其进行放电，第一电流从电流输入端流入到电流电压转换电路中，第二电流从电流输入端流出。当第一电流和第二电流同时存在时，电流输入端的电流为第一电流和第二电流的总电流，电流方向与大电流方向一致。
在一些实施例中，所述电流电压转换电路包括第一电容；所述第一电容的第一端作为所述电流电压转换电路的电流输入端，所述第一电容的第二端接地；所述比较结果为低电平时，停止输出所述第二电流，使所述第一电流对所述第一电容进行充电，直到所述第一电容的电压大于所述参考电压，所述比较结果变为高电平；所述比较结果为高电平时，输出所述第二电流，使所述第一电流对所述第一电容进行充电的同时，所述第二电流对所述第一电容进行放电，直到所述第一电容的电压小于所述参考电压，所述比较结果变为低电平。
比如，参考电压为1.2v，当比较器的输出bs＝0时，由bs控制的第二电流停止输出，第一电流I1对第一电容充电，假设充电时间记为t0，直到充到1.2V，然后比较器的输出翻转，bs＝1，由其控制的第二电流输出，第一电容边充电边放电，充电电流依然是第一电流I1，放电电流是第二电流I2，假设放电时间记为t1。总体的充电电荷和放电电荷是相等的，即t0*I1＝t1*(I2-I1)，从而得到，输出端bs的占空比μ＝t1/(t0+t1)＝I1/I2，由于I1代表了温度I2与温度无关，因为输出bs的占空比也代表了温度，根据bs的占空比可以确定环境温度。
也就是说，第一电容实现电流电压的转换，通过第一电容的充放电时间来表征当前温度，再通过向第二电流生成电路反馈比较结果来控制第二电流的输出，使温度检测电路形成一个闭环控制提高温度检测的准确性。
在一些实施例中，所述第一电流生成电路包括：第一带隙基准电路；所述第一带隙基准电路用于生成所述第一电流。
在一些实施例中，所述第一带隙基准电路还用于生成与环境温度无关的基准电压，所述第一电压生成电路的电压输入端与所述第一带隙基准电路的电压输出端相连，用于对所述基准电压进行稳压处理得到所述参考电压。
也就是说，第一带隙基准电路可以作为第一电压生成电路的稳压源，将生成的基准电压输出到稳压电路中，稳压电路能够将基准电压维持在一个定值，即参考电压，可以避免因电路切换等原因带来的电压波动问题，从而保证参考电压的稳定性。
在另一些实施例中，第一电压生成电路中的稳压源为第三带隙基准电路，用于生成与环境温度无关的基准电压。
在一些实施例中，所述第二电流生成电路包括：第二带隙基准电路和电流镜像电路；所述第二带隙基准电路用于生成所述第二电流，并将生成的所述第二电流通过所述电流镜像电路镜像到所述电流电压转换电路的电流输入端。
具体的，所述电流镜像电路包括镜像连接的第一场效应管和第二场效应管，所述第二带隙基准电路的电流输出端与所述第一场效应管的栅极和漏极相连；所述第一场效应管的漏极接第一电压源，源极接地；所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极相连；所述第二场效应管的漏极接所述电流电压转换电路的电流输入端，所述第二场效应管的源极接地。
这里，第一场效应管和第二场效应管为两个N型金属氧化物半导体型场效应管(Metal Oxide Semiconductor，MOS)，两个MOS管组成的镜像电路即具有电流复制的作用，又具有电流净化的作用，保证第二电流恒定，进一步保证温度检测的准确性。
实际应用中，根据第一电源电压的大小以及场效应管栅极控制电压的大小，第一场效应管和第二场效应管也可以为两个P型MOS管，则第一PMOS管的源极接第一电压源，漏极接地，第二PMOS管的源极作为电流电压转换电路的电流输入端，漏极接地。
在一些实施例中，所述镜像电路还包括第三场效应管和第四场效应管；所述第三场效应管的漏极与所述第一场效应管的源极相连，栅极接第二电压源，源极接地；所述第四场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极相连，源极接地，栅极与所述比较器的输出端相连，利用所述比较结果控制所述第四场效应管的导通与关断；所述比较结果为低电平，所述第四场效应管的关断，停止输出所述第二电流；所述比较结果为高电平，所述第四场效应管的导通，输出所述第二电流。
也就是说，比较结果反馈至第四场效应管的栅极，来控制第四场效应管的导通和关断。当第四场效应管导通时，第二场效应管源极接地，第二带隙基准电路输出第二电流，当第四场效应管关断时，第二场效应管源极相当于接大电阻，导致该通路上无法输出第二电流。
实际应用中，第一场效应管的漏极通过PMOS管与第一电压源相连，第一电压源大于PMOS管的阈值电压时，PMOS管导通。第一场效应管的源极和第三场效应管的漏极之间通过电阻相连，第一场效应管的源极和第三场效应管的漏极之间通过电阻相连，第三场效应管和第四场效应管的源极通过电阻接地。
在一些实施例中，第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管以及第一电容可以设置成堆叠的方式，进一步减小芯片的占用面积。
在一些实施例中，所述第二带隙基准电路还用于生成与环境温度无关的基准电压，所述第一电压生成电路的电压输入端与所述第二带隙基准电路的电压输出端相连，用于对所述基准电压进行稳压处理得到所述参考电压。
也就是说，还可以将第二带隙基准电路作为第一电压生成电路的稳压源，将生成的基准电压输出到稳压电路中，稳压电路能够将基准电压维持在一个定值，即参考电压，可以避免因电路切换等原因带来的电压波动问题，从而保证参考电压的稳定性。
基于上述实施方式，本申请实施例中提供了一种具体的第二电压生成电路，图5为本申请实施例中温度检测电路的第三理论结构示意图，如图5所示，
温度检测电路包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路；第二电压生成电路包括：电流生成电路和电流电压转换电路。
电流生成电路具体包括：第一带隙基准电路Bandgap1，第二带隙基准电路Bandgap2和电流镜像电路；
Bandgap1生成与温度有关的第一电流IPTAT，Bandgap2生成与温度无关的第二电流Iconst；
电流镜像电路包括第一场效应管N1、第二场效应管N2、第三场效应管N3和第四场效应管N4，N1漏极通过PMOS管P1与第一电压源AVDD相连，P1栅极接偏置电压Pbias，Bandgap2电流输出端与N1的栅极和漏极相连，N1和N2栅极相连，N1源极通过电阻R1与N3漏极相连，N3栅极接第二电压源AVDD，N3源极接地；N2漏极接电容C1的电流输入端，C1的另一端接地，N2源极通过电阻R2与N4漏极相连，N4栅极bx接比较器的输出端bs，N4源极接地。
这里，电流电压转换电路由电容C1组成，IPTAT为C1充电电流，Iconst为C1的放电电流。假设充电时间即为t0，放电时间记为t1。总体的充电电荷和放电电荷是相等的，即t0*IPTAT＝t1*(Iconst-IPTAT)，从而得到，输出端bs的占空比μ＝t1/(t0+t1)＝IPTAT/Iconst，由于IPTAT代表了温度Iconst与温度无关，因为输出bs的占空比也代表了温度，根据bs的占空比可以确定环境温度。
基于上述第二电压生成电路的基础上，本申请实施例还给出了一种第一电压生成电路。图6为本申请实施例中温度检测电路的第四理论结构示意图，如图6所示，
温度检测电路包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路。
第一电压生成电路包括：稳压源和稳压电路，bandgap1作为稳压源产生基准电压Vbg，稳压电路包括：运算放大器(Operational Amplifier，opamp)，PMOS管P1，电容C3和电阻R3，opamp的负向输入端获取基准电压Vbg，opamp的输出端连接P2栅极，P2源极接电压源AVDD，P2漏极通过R3接地，C2两端分别连接P2的栅极和漏极，opamp正向输入端接P2的漏极形成反馈通路，保证输出电流I2对C2充电后，C2电压的稳定性，即保证参考电压的稳定性。
第二电压生成电路包括：电流生成电路和电流电压转换电路。电流生成电路包括：第一带隙基准电路Bandgap1，第二带隙基准电路Bandgap2和电流镜像电路；
Bandgap1还生成与温度有关的第一电流IPTAT，Bandgap2生成与温度无关的第二电流Iconst；
电流镜像电路包括第一场效应管N1、第二场效应管N2、第三场效应管N3和第四场效应管N4，N1漏极通过PMOS管P1与第一电压源AVDD相连，P1栅极接偏置电压Pbias，Bandgap2电流输出端与N1的栅极和漏极相连，N1和N2栅极相连，N1源极通过电阻R1与N3漏极相连，N3栅极接第二电压源AVDD，N3源极接地；N2漏极接电容C1的电流输入端，C1的另一端接地，N2源极通过电阻R2与N4漏极相连，N4栅极bx接比较器的输出端bs，N4源极接地。本申请实施例中电压源可以是相同的电压源或不同的电压源。
这里，电流电压转换电路由电容C1组成，IPTAT为C1充电电流，Iconst为C1的放电电流。
在一些实施例中，第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管以及第一电容可以设置成堆叠的方式，进一步减小芯片的占用面积。
实际应用中，比较器的输出端还设置控制输出逻辑电路，包括与非门和非门，与非门的两个输入端包括比较器的比较结果bs和控制信号PDB，当控制信号为高电平时控制bs输出，当控制信号为低电平时控制bs不输出，输出的bs反馈到N4栅极，用于控制N4的导通与关断，从而控制第二电流Iconst的输出。
本申请实施例中，所述第一电流生成电路用于生成与环境温度正相关的第一电流，在另一示例中也可以生成与温度负相关的第一电流。
如果需要检测芯片不同点的温度时，采用上述温度检测电路，只需要从芯片不同点拉不同的IPTAT到核心模块对不同点的温度进行监测。并且该过程是传输电流，对传输走线长度和宽度的要求不高，容易实现。且只用到了两个bandgap和一个opamp一个比较器即实现了温度的监测和转换，省去了大量的电容，面积上比传统使用ADC结构的TPS有很大的减小。
本申请实施例中示意性的给出了两个带隙基准电路的原理结构示意图，图7为本申请实施例中第一带隙基准电路的原理结构示意图，如图7所示，第一带隙基准电路包括：
四个PMOS管P1、P2、P3和P4，两个晶体管Q1和Q2，电阻R0、R1、R2和R3，四个PMOS管P1、P2、P3和P4组成镜像结构，将P1通路上的电流I1分别镜像到P2、P3和P4上，得到电流I2、I3和IPTAT与I1相等。运算放大器两端电压VA和VB相等，则基准电压Vbg和第一电流IPTAT的推导公式如下：
Figure BDA0002486653180000101
IPTAT＝I2＝ΔVBE/R1
其中，ΔVBE具有正温度系数，与温度成正比，故IPTAT也与温度成正比，VBE具有负温度系数，与温度成反比，合理选择R3和R1可以使Vbg成为与温度无线的电压。
图8为本申请实施例中第二带隙基准电路的原理结构示意图，如图8所示，第二带隙基准电路包括：
三个PMOS管P1、P2和P3，两个晶体管Q1和Q2，电阻R0、R1、R2和R3，三个PMOS管P1、P2和P3组成镜像结构，将P1通路上的电流I1分别镜像到P2和P3上，得到电流I2和Iconst与I1相等。运算放大器两端电压VA和VB相等，则第二电流Iconst的推导公式如下：
Figure BDA0002486653180000102
其中，ΔVBE具有正温度系数，与温度成正比，VBE具有负温度系数，与温度成反比，合理选择R3和R1可以使Iconst成为与温度无线的电压。
从图8中可以看出第二带隙基准电路也可以生成与温度无关的基准电压Vbg，因此，第二带隙基准电路也可以作为第一电压生成电路的电压源用于生成基准电压。
采用上述温度检测电路，利用环境温度相关的电流信号来表征环境温度，对电流信号进行采样和处理来从而得到温度检测结果，由于对电流信号进行采样和处理过程中无需使用大量电容，相比于现有温度检测电路省去了大量电容，有效减少温度检测电路的面积。
本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路的实施例仅仅是示意性的介绍了本申请温度检测电路的实现原理，并不是限定实际的实现电路，实际电路还可以通过其它的方式实现。在本申请以上基本原理的基础上所实现温度检测电路都应涵盖在本申请的保护范围之内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种温度检测电路，其特征在于，所述温度检测电路包括：比较器、第一电压生成电路和第二电压生成电路；
所述比较器的第一输入端与所述第一电压生成电路的输出端相连，获取所述第一电压生成电路输出的参考电压；所述比较器的第二输入端与所述第二电压生成电路的输出端相连，获取所述第二电压生成电路输出的比较电压；所述比较器的输出端输出比较结果，根据所述比较结果确定环境温度；
所述第二电压生成电路，包括电流生成电路和电流电压转换电路，所述电流生成电路用于生成与环境温度相关的电流信号，所述电流电压转换电路用于将所述电流信号转换为所述比较电压；
所述电流生成电路包括第一电流生成电路和第二电流生成电路；其中，所述第一电流生成电路用于输出与环境温度相关的第一电流，所述第二电流生成电路用于输出与环境温度无关的第二电流，
所述电流电压转换电路的电流输入端与所述第一电流生成电路的电流输出端相连，以及与所述第二电流生成电路的电流输出端相连，所述电流电压转换电路用于将所述第一电流和所述第二电流的总电流转化为所述比较电压；
所述比较器的输出端与所述第二电流生成电路的电流控制端相连，利用所述比较结果控制所述第二电流生成电路输出所述第二电流。
2.根据权利要求1所述的温度检测电路，其特征在于，所述电流电压转换电路包括第一电容；
所述第一电容的第一端作为所述电流电压转换电路的电流输入端，所述第一电容的第二端接地；
所述比较结果为低电平时，停止输出所述第二电流，使所述第一电流对所述第一电容进行充电，直到所述第一电容的电压大于所述参考电压，所述比较结果变为高电平；
所述比较结果为高电平时，输出所述第二电流，使所述第一电流对所述第一电容进行充电的同时，所述第二电流对所述第一电容进行放电，直到所述第一电容的电压小于所述参考电压，所述比较结果变为低电平。
3.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述第一电流生成电路包括：第一带隙基准电路；所述第一带隙基准电路用于生成所述第一电流。
4.根据权利要求3所述的温度检测电路，其特征在于，所述第一带隙基准电路还用于生成与环境温度无关的基准电压；
所述第一电压生成电路的电压输入端与所述第一带隙基准电路的电压输出端相连，用于对所述基准电压进行稳压处理得到所述参考电压。
5.根据权利要求2所述的温度检测电路，其特征在于，所述第二电流生成电路包括：第二带隙基准电路和电流镜像电路；
所述第二带隙基准电路用于生成所述第二电流，并将生成的所述第二电流通过所述电流镜像电路镜像到所述电流电压转换电路的电流输入端。
6.根据权利要求5所述的温度检测电路，其特征在于，所述电流镜像电路包括镜像连接的第一场效应管和第二场效应管，
所述第二带隙基准电路的电流输出端与所述第一场效应管的栅极和漏极相连；所述第一场效应管的漏极接第一电压源，源极接地；
所述第一场效应管的源极和所述第二场效应管的源极相连；
所述第二场效应管的漏极接所述电流电压转换电路的电流输入端，所述第二场效应管的源极接地。
7.根据权利要求6所述的温度检测电路，其特征在于，所述镜像电路还包括第三场效应管和第四场效应管；
所述第三场效应管的漏极与所述第一场效应管的源极相连，栅极接第二电压源，源极接地；
所述第四场效应管的漏极与所述第二场效应管的源极相连，源极接地，栅极与所述比较器的输出端相连，利用所述比较结果控制所述第四场效应管的导通与关断；
所述比较结果为低电平，所述第四场效应管的关断，停止输出所述第二电流；
所述比较结果为高电平，所述第四场效应管的导通，输出所述第二电流。
8.根据权利要求1-7任一项所述的温度检测电路，其特征在于，
所述第一电流生成电路用于生成与环境温度正相关的第一电流。
CN202010393928.6A 2020-05-11 2020-05-11 一种温度检测电路 Active CN111609943B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010393928.6A CN111609943B (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种温度检测电路
EP21804859.3A EP4148403A4 (en) 2020-05-11 2021-04-08 TEMPERATURE MEASUREMENT CIRCUIT
PCT/CN2021/085931 WO2021227711A1 (zh) 2020-05-11 2021-04-08 一种温度检测电路
US17/985,619 US20230074005A1 (en) 2020-05-11 2022-11-11 Temperature measurement circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010393928.6A CN111609943B (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种温度检测电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111609943A CN111609943A (zh) 2020-09-01
CN111609943B true CN111609943B (zh) 2022-04-12

Family

ID=72200173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010393928.6A Active CN111609943B (zh) 2020-05-11 2020-05-11 一种温度检测电路

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230074005A1 (zh)
EP (1) EP4148403A4 (zh)
CN (1) CN111609943B (zh)
WO (1) WO2021227711A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11740281B2 (en) 2018-01-08 2023-08-29 Proteantecs Ltd. Integrated circuit degradation estimation and time-of-failure prediction using workload and margin sensing
CN111609943B (zh) * 2020-05-11 2022-04-12 Oppo广东移动通信有限公司 一种温度检测电路
CN112097937B (zh) * 2020-09-07 2021-06-04 成都海光微电子技术有限公司 温度检测电路及芯片
CN112366953B (zh) * 2020-11-17 2022-04-19 成都芯源系统有限公司 一种同步整流电路及其控制方法
CN112103133B (zh) * 2020-11-19 2021-02-02 上海芯龙半导体技术股份有限公司南京分公司 一种温度继电器电路及芯片
US12270714B2 (en) * 2021-03-31 2025-04-08 Apple Inc. Current-mode thermal sensor
CN114279595B (zh) * 2021-12-28 2022-09-27 中国科学院半导体研究所 感温电路、基于感温电路的cmos温度传感器及其校准方法
US11619551B1 (en) * 2022-01-27 2023-04-04 Proteantecs Ltd. Thermal sensor for integrated circuit

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1991319A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 Tdk株式会社 温度检测电路和温度检测方法
CN101435724A (zh) * 2008-11-05 2009-05-20 深圳市远望谷信息技术股份有限公司 脉宽调制的温度传感器
CN107764431A (zh) * 2017-12-06 2018-03-06 西安智多晶微电子有限公司 芯片内核温度检测电路
CN108955923A (zh) * 2018-06-28 2018-12-07 中国电子科技集团公司第二十四研究所 基于sigma-delta ADC的数字温度传感器
CN110487436A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 深迪半导体(上海)有限公司 一种温度传感器及陀螺仪

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5961215A (en) * 1997-09-26 1999-10-05 Advanced Micro Devices, Inc. Temperature sensor integral with microprocessor and methods of using same
US6157244A (en) * 1998-10-13 2000-12-05 Advanced Micro Devices, Inc. Power supply independent temperature sensor
DE10157292A1 (de) * 2001-11-22 2003-06-05 Infineon Technologies Ag Temperaturstabilisierter Oszillator-Schaltkreis
US7084695B2 (en) * 2004-08-31 2006-08-01 Micron Technology, Inc. Method and apparatus for low voltage temperature sensing
JP6104512B2 (ja) * 2011-04-01 2017-03-29 ローム株式会社 温度検出装置
US8959994B2 (en) * 2013-03-15 2015-02-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Thermal sensor with temperature control
KR102546530B1 (ko) * 2018-03-08 2023-06-21 삼성전자주식회사 고정밀도 cmos 온도 센서 및 그 동작 방법
CN111609943B (zh) * 2020-05-11 2022-04-12 Oppo广东移动通信有限公司 一种温度检测电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1991319A (zh) * 2005-12-28 2007-07-04 Tdk株式会社 温度检测电路和温度检测方法
CN101435724A (zh) * 2008-11-05 2009-05-20 深圳市远望谷信息技术股份有限公司 脉宽调制的温度传感器
CN107764431A (zh) * 2017-12-06 2018-03-06 西安智多晶微电子有限公司 芯片内核温度检测电路
CN108955923A (zh) * 2018-06-28 2018-12-07 中国电子科技集团公司第二十四研究所 基于sigma-delta ADC的数字温度传感器
CN110487436A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 深迪半导体(上海)有限公司 一种温度传感器及陀螺仪

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021227711A1 (zh) 2021-11-18
CN111609943A (zh) 2020-09-01
US20230074005A1 (en) 2023-03-09
EP4148403A1 (en) 2023-03-15
EP4148403A4 (en) 2023-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111609943B (zh) 一种温度检测电路
US9785176B2 (en) Small-circuit-scale reference voltage generating circuit
US8152363B2 (en) Temperature detection circuit
US9436195B2 (en) Semiconductor device having voltage generation circuit
US8988137B2 (en) Reference voltage generating circuit
JP2008108009A (ja) 基準電圧発生回路
TW202008702A (zh) 電壓調節器及動態洩流電路
US11233503B2 (en) Temperature sensors and methods of use
US11125628B2 (en) Semiconductor device and semiconductor system
CN110907807B (zh) 芯片电路功耗测量电路及方法、芯片
CN105445523B (zh) 电池电压采样电路及采样方法、电池包电压检测系统
US20070182477A1 (en) Band gap reference circuit for low voltage and semiconductor device including the same
TWI514104B (zh) 用於穩壓器之電流源及其穩壓器
US10620655B2 (en) Comparison of a voltage signal to a reference
US20160322976A1 (en) Temperature sensing apparatus
US7821331B2 (en) Reduction of temperature dependence of a reference voltage
KR101911367B1 (ko) 기준 전류 생성 회로, 기준 전압 생성 회로, 및 온도 검출 회로
CN107976261B (zh) 一种温度检测电路及一种温度检测方法
JP6319668B2 (ja) 電圧検出回路
US20130063201A1 (en) Reference voltage circuit
JP2007187558A (ja) 温度検出回路
Someya et al. A 13nW temperature-to-digital converter utilizing sub-threshold MOSFET operation at sub-thermal drain voltage
CN113866486A (zh) 一种超低电源电压检测电路
Khola et al. A− 40° C to 125° C, 1.12 ppm/° C Multiple Voltage Bandgap Reference Circuit
CN220543023U (zh) 电力侦测系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant