集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，包括產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化成正比的正溫電流源、與正溫電流源相連的產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化不變的零溫電流源及與正溫電流源與零溫電流源相連的跨阻放大模塊，所述正溫電流源由兩個(gè)三極管的BE結(jié)壓差及第一電阻產(chǎn)生，所述零溫電流源由基準(zhǔn)電壓及第二電阻產(chǎn)生，所述跨阻放大模塊包括可調(diào)電阻及放大器，所述跨阻放大模塊的輸出端輸出電壓信號(hào)。本實(shí)用新型精度高、工藝依賴性低、測(cè)量范圍寬、線性度好且輸出范圍可調(diào)節(jié)。
【專利說明】
集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]從17世紀(jì)伽利略實(shí)用新型溫度計(jì)開始，人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。真正把溫度變成電信號(hào)的傳感器是1821年由德國(guó)物理學(xué)家賽貝實(shí)用新型的，這就是后來的熱電偶傳感器，50年后，另一位德國(guó)人西門子實(shí)用新型了鉑電阻溫度計(jì)。本世紀(jì)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。
[0003]現(xiàn)代溫度傳感器在傳感器市場(chǎng)占有最大的市場(chǎng)份額，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域。除了用于探測(cè)系統(tǒng)溫度本身之外，溫度傳感器的熱轉(zhuǎn)換方式常常被用來測(cè)量流量、輻射、氣體壓力、氣體種類、濕度、熱化學(xué)反應(yīng)等以熱形式為媒介的物理量，把它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。溫度傳感器也被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、航空航天、工業(yè)及消費(fèi)電子領(lǐng)域中。溫度傳感器正向著高精度、高可靠性、寬測(cè)量范圍、高線性度、小尺寸、低成本、低功耗的集成化、數(shù)字化、智能化發(fā)展。
[0004]現(xiàn)有的集成溫度傳感器，通常利用半導(dǎo)體器件的溫度特性，比如PN結(jié)的負(fù)溫特性，將溫度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，送給高輸入阻抗的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)?，F(xiàn)有的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)精度低、隨工藝偏差大且無驅(qū)動(dòng)能力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精度高、線性度好、測(cè)量范圍寬、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)且工藝依賴性低的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，包括產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化成正比的正溫電流源、與正溫電流源相連的產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化不變的零溫電流源及與正溫電流源與零溫電流源相連的跨阻放大模塊，所述正溫電流源由兩個(gè)三極管的BE結(jié)壓差及第一電阻產(chǎn)生，所述零溫電流源由基準(zhǔn)電壓及第二電阻產(chǎn)生，所述跨阻放大模塊包括可調(diào)電阻及放大器，所述跨阻放大模塊的輸出端輸出電壓信號(hào)。
[0007]所述第一電阻、所述第二電阻及所述可調(diào)電阻為相同類型的可調(diào)電阻。
[0008]所述正溫電流源的一端連接電源端，所述正溫電流源的另一端與所述零溫電流源的一端、所述可調(diào)電阻的一端及所述放大器的輸入端共同連接。
[0009]所述零溫電流源的另一端接地，所述可調(diào)電阻的另一端與所述放大器的輸出端相連，作為所述跨阻放大模塊的輸出端。
[0010]所述跨阻放大模塊的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:精度高、工藝依賴性低、測(cè)量范圍寬、線性度好、輸出范圍可調(diào)節(jié)且可配合更多來興的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0014]如圖1所示，圖1為本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，其包括正溫電流源IPTAT、與正溫電流源IPTAT相連的零溫電流源IZATA及與正溫電流源IPTAT與零溫電流源IZATA相連的跨阻放大模塊。
[0015]其中，正溫電流源Iptat由兩個(gè)三極管的BE結(jié)壓差A(yù)Vbe及第一電阻產(chǎn)生，且正溫電流源Ipm產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化成正比；零溫電流源Izm由基準(zhǔn)電壓Vbg及第二電阻產(chǎn)生，且零溫電流源Izata產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化不變;跨阻放大模塊包括可調(diào)電阻R及放大器。第一電阻、第二電阻及可調(diào)電阻R為相同類型的三個(gè)可調(diào)電阻。
[0016]正溫電流源Iptat的一端連接電源端VDD，另一端與零溫電流源Izm的一端、可調(diào)電阻R的一端及放大器的輸入端共同連接;零溫電流源Izata的另一端接地;可調(diào)電阻R的另一端與放大器的輸出端相連，作為集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)的輸出端Vout。
[0017]本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)的工作原理如下:
[0018]首先，利用半導(dǎo)體器件的溫度特性，由兩個(gè)三極管的BE結(jié)壓差A(yù)Vbe及第一電阻產(chǎn)生正溫電流源Ipm，由基準(zhǔn)電壓Vbg及第二電阻產(chǎn)生零溫電流源Izm;接著，二者做差進(jìn)行歸零運(yùn)算，并經(jīng)過跨阻放大模塊轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由輸出端Vout輸出；最后，可送給多種類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
[0019]本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、精度高。
[0021]通過將半導(dǎo)體器件溫度轉(zhuǎn)換為電流，并進(jìn)行比例放大和加減運(yùn)算，方便精準(zhǔn)，使得溫度傳感和歸零更加精準(zhǔn)。
[0022]2、工藝依賴性低。
[0023]本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)中的正溫特性的BE結(jié)壓差A(yù)Vbe及零溫特性的基準(zhǔn)電壓Vbg隨工藝偏差?。磺耶a(chǎn)生正溫電流、零溫電流與輸出跨阻的三個(gè)可調(diào)電阻全部選用相同類型的電阻，電阻的溫度特性在計(jì)算結(jié)果中抵消，不會(huì)帶入最終的輸出結(jié)果。
[0024]3、測(cè)量范圍寬、線性度好。
[0025]本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)中的正溫特性的BE結(jié)壓差A(yù)Vbe及零溫特性的基準(zhǔn)電壓Vbc對(duì)半導(dǎo)體溫度可進(jìn)行全溫度范圍探測(cè)，輸出放大器的動(dòng)態(tài)范圍寬且線性度好，保證了傳感器對(duì)溫度實(shí)現(xiàn)全溫度范圍線性輸出。
[0026]4、輸出范圍可調(diào)節(jié)。
[0027]跨阻放大模塊中的可調(diào)電阻，很容易實(shí)現(xiàn)溫度傳感器的輸出增益調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入范圍。
[0028]5、可配合更多類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0029]放大器使得輸出具有驅(qū)動(dòng)能力，對(duì)后接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入阻抗沒有要求，溫度傳感器可配合更多類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
[0030]綜上所述，本實(shí)用新型集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的溫度傳感器相比，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低，且具有精度高、工藝依賴性低、測(cè)量范圍寬、線性度好、輸出范圍可調(diào)節(jié)、可配合更多類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器等明顯優(yōu)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)包括產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化成正比的正溫電流源、與正溫電流源相連的產(chǎn)生的電流大小隨溫度變化不變的零溫電流源及與正溫電流源與零溫電流源相連的跨阻放大模塊，所述正溫電流源由兩個(gè)三極管的BE結(jié)壓差及第一電阻產(chǎn)生，所述零溫電流源由基準(zhǔn)電壓及第二電阻產(chǎn)生，所述跨阻放大模塊包括可調(diào)電阻及放大器，所述跨阻放大模塊的輸出端輸出電壓信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一電阻、所述第二電阻及所述可調(diào)電阻為相同類型的可調(diào)電阻。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述正溫電流源的一端連接電源端，所述正溫電流源的另一端與所述零溫電流源的一端、所述可調(diào)電阻的一端及所述放大器的輸入端共同連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述零溫電流源的另一端接地，所述可調(diào)電阻的另一端與所述放大器的輸出端相連，作為所述跨阻放大模塊的輸出端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度傳感器結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述跨阻放大模塊的輸出端連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01K7/01GK205580614SQ201620298348
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月11日
【發(fā)明人】連穎
【申請(qǐng)人】成都銳成芯微科技有限責(zé)任公司