本發(fā)明涉及一種傳感芯片，特別提供一種負溫度系數可調溫度傳感芯片。

背景技術：

傳統(tǒng)的溫度傳感器一般采用熱電偶、鉑電阻、雙金屬開關等器件，受到封裝體積的影響，不利于集成，不利于產品的小型化。另外傳統(tǒng)的單片集成的硅基溫度傳感器芯片，在生產的過程由于工藝漂移、封裝應力等因素的影響，成品的溫度系數會有波動，產品的一致性較差。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種成品一致性好、測量精確、高度集成的負溫度系數可調溫度傳感芯片。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：一種負溫度系數可調溫度傳感芯片，包括負溫度系數傳感電路、補償電路、時鐘電路、邏輯控制電路、模數轉換電路、串行接口電路和儲存單元；所述負溫度系數傳感電路輸出電壓隨感應溫度的上升而線性下降；所述補償電路與所述負溫度系數傳感電路連接，對影響溫度感應精度的因素分別進行補償或消除；所述模數轉換電路與所述負溫度系數傳感電路連接，將負溫度系數傳感電路的輸出進行模擬量到數字量的轉變，提高輸出的抗噪聲能力；所述時鐘電路為芯片內部提供時鐘信號，與所述邏輯控制電路和模數轉換電路連接；所述邏輯控制電路為芯片內部提供邏輯控制信號，與所述串行接口電路和模數轉換電路連接；所述串行接口電路輸入端與所述模數轉換電路的輸出端連接，作為芯片與外部信號的通訊接口，它將反映溫度信息的傳感量進行輸出；所述存儲單元輸入端與所述串行接口電路連接，客戶通過串行接口電路的兩個端口，將需要輸出的負溫度系數的選擇信號和需要調整的負溫度系數幅度存儲于該單元，存儲單元輸出端與所述負溫度系數傳感電路連接，實現(xiàn)對負溫度系數傳感電路進行修調，調整芯片的溫度系數功能。

進一步，所述負溫度系數傳感電路包括電源、啟動電路、負溫度系數電壓產生電路和電壓跟隨電路i0；所述電源與所述啟動電路和負溫度系數電壓產生電路相連，用于供電；所述啟動電路包括第一p型場效應管mp1、第二p型場效應管mp2，第一n型場效應管mn1、第二n型場效應管mn2和二極管d1，與所述負溫度系數電壓產生電路相連，在電源電壓上電初始時，為負溫度系數電壓產生電路提供初始電流；所述負溫度系數電壓產生電路包括第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4、第五p型場效應管mp5，第一三極管q1、第二三極管q2，電阻r1和修調電阻陣列rtrim；所述電壓跟隨電路i0與所述負溫度系數電壓產生電路相連，用于增強驅動帶載能力。

進一步，所述第一p型場效應管mp1的漏極接所述電源，柵極與接地信號相連，源極分別與所述第一n型場效應管mn1的漏極和二極管d1的正極相連；所述第二p型場效應管mp2的漏極接所述電源，柵極分別與所述第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4和第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極與所述第二n型場效應管mn2的漏極相連；所述第一n型場效應管mn1的漏極分別與所述第一p型場效應管mp1的源極和二極管d1的正極相連，柵極與所述第二n型場效應管mn2的柵極相連，源極與接地信號相連；所述第二n型場效應管mn2的漏極接所述第二p型場效應管mp2的源極，柵極與所述第一n型場效應管mn1的柵極相連，源極與接地信號相連，且漏極與柵極兩端直接相連；所述二極管d1的正極分別與所述第一p型場效應管mp1的源極和第一n型場效應管mn1的漏極相連，負極分別與所述第四p型場效應管mp4的源極、第一三極管q1基極和第二三極管q2的集電極相連；所述第三p型場效應管mp3的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第四p型場效應管mp4、第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極與所述第一三極管q1的集電極相連，且柵極與源極兩端直接相連；所述第四p型場效應管mp4的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第三p型場效應管mp3、第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極分別與所述二極管d1的負極、第一三極管q1的基極和第二三極管q2的集電極相連；所述第五p型場效應管mp5的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4的柵極相連，源極分別與所述修調電阻陣列rtrim的一端和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連；所述第一三極管q1的集電極與所述第三p型場效應管mp3的源極相連，基地分別與所述第四p型場效應管mp24的源極、二極管d21的負極和第二三極管q22的集電極相連，發(fā)射極分別與所述電阻r21的一端和第二三極管q22的基極相連；所述第二三極管q22的集電極分別與所述第四p型場效應管mp4的源極、二極管d1的負極和第一三極管q1的基極相連，基極分別與所述的第一三極管q1的發(fā)射極和電阻r1的一端相連，發(fā)射極與接地信號相連；所述電阻r1的一端分別與所述第一三極管q1的發(fā)射極和第二三極管q2的基極相連，另一端與接地信號相連；所述修調電阻陣列rtrim的一端分別與所述第五p型場效應管mp5的源極和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，另一端與接地信號相連。

進一步，所述電阻r1和修調電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴格匹配。

進一步，所述負溫度系數溫度傳感電路的修調電阻陣列rtrim包括初始電阻rint、同類型匹配修調電阻r、2r、4r、8r、16r和開關k1、k2、k3、k4、k5，由所述電阻r、2r、4r、8r、16r與所述開關k1、k2、k3、k4、k5一一對應串聯(lián)后，分別與所述初始電阻rint并聯(lián)而成。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明為半導體負溫度系數可調溫度傳感芯片，將負溫度系數傳感電路和其補償電路、模數轉換電路、串行接口電路等同時集成在一塊芯片上，同時終端應用客戶可通過串行接口電路和存儲單元對芯片的負溫度系數進行修調，實現(xiàn)成品一致性好、測量精確、高度集成的應用特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明負溫度系數可調溫度傳感芯片架構圖；圖2為本發(fā)明負溫度系數溫度傳感電路的電路圖；圖3為本發(fā)明修調電阻陣列的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式。

如圖所示，一種負溫度系數可調溫度傳感芯片，包括負溫度系數傳感電路、補償電路、時鐘電路、邏輯控制電路、模數轉換電路、串行接口電路和儲存單元；所述負溫度系數傳感電路輸出電壓隨感應溫度的上升而線性下降；所述補償電路與所述負溫度系數傳感電路連接，對負溫度系數感應電路的工藝漂移，電壓波動，內部噪聲，封裝應力等影響溫度感應精度的因素進行補償；所述模數轉換電路與所述負溫度系數傳感電路連接，將負溫度系數傳感電路的輸出進行模擬量到數字量的轉變，提高輸出的抗噪聲能力；所述時鐘電路為芯片內部提供時鐘信號，與所述邏輯控制電路和模數轉換電路連接；所述邏輯控制電路為芯片內部提供邏輯控制信號，與所述串行接口電路和模數轉換電路連接；所述串行接口電路輸入端與所述模數轉換電路的輸出端連接，作為芯片與外部信號的通訊接口，它將反映溫度信息的傳感量進行輸出；所述存儲單元輸入端與所述串行接口電路連接，客戶通過串行接口電路的兩個端口，將需要輸出的負溫度系數的選擇信號和需要調整的負溫度系數幅度存儲于該單元，存儲單元輸出端與所述負溫度系數傳感電路連接，實現(xiàn)對負溫度系數傳感電路進行修調，調整芯片的溫度系數功能。

所述負溫度系數傳感電路包括電源、啟動電路、負溫度系數電壓產生電路和電壓跟隨電路i0；所述電源與所述啟動電路和負溫度系數電壓產生電路相連，用于供電；所述啟動電路包括第一p型場效應管mp1、第二p型場效應管mp2，第一n型場效應管mn1、第二n型場效應管mn2和二極管d1，與所述負溫度系數電壓產生電路相連，在電源電壓上電初始時，為負溫度系數電壓產生電路提供初始電流；所述負溫度系數電壓產生電路包括第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4、第五p型場效應管mp5，第一三極管q1、第二三極管q2，電阻r1和修調電阻陣列rtrim；所述電壓跟隨電路i0與所述負溫度系數電壓產生電路相連，用于增強驅動帶載能力。

所述第一p型場效應管mp1的漏極接所述電源，柵極與接地信號相連，源極分別與所述第一n型場效應管mn1的漏極和二極管d1的正極相連；所述第二p型場效應管mp2的漏極接所述電源，柵極分別與所述第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4和第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極與所述第二n型場效應管mn2的漏極相連；所述第一n型場效應管mn1的漏極分別與所述第一p型場效應管mp1的源極和二極管d1的正極相連，柵極與所述第二n型場效應管mn2的柵極相連，源極與接地信號相連；所述第二n型場效應管mn2的漏極接所述第二p型場效應管mp2的源極，柵極與所述第一n型場效應管mn1的柵極相連，源極與接地信號相連，且漏極與柵極兩端直接相連；所述二極管d1的正極分別與所述第一p型場效應管mp1的源極和第一n型場效應管mn1的漏極相連，負極分別與所述第四p型場效應管mp4的源極、第一三極管q1基極和第二三極管q2的集電極相連；所述第三p型場效應管mp3的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第四p型場效應管mp4、第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極與所述第一三極管q1的集電極相連，且柵極與源極兩端直接相連；所述第四p型場效應管mp4的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第三p型場效應管mp3、第五p型場效應管mp5的柵極相連，源極分別與所述二極管d1的負極、第一三極管q1的基極和第二三極管q2的集電極相連；所述第五p型場效應管mp5的漏極與所述電源相連，柵極分別與所述第二p型場效應管mp2、第三p型場效應管mp3、第四p型場效應管mp4的柵極相連，源極分別與所述修調電阻陣列rtrim的一端和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連；所述第一三極管q1的集電極與所述第三p型場效應管mp3的源極相連，基地分別與所述第四p型場效應管mp24的源極、二極管d21的負極和第二三極管q22的集電極相連，發(fā)射極分別與所述電阻r21的一端和第二三極管q22的基極相連；所述第二三極管q22的集電極分別與所述第四p型場效應管mp4的源極、二極管d1的負極和第一三極管q1的基極相連，基極分別與所述的第一三極管q1的發(fā)射極和電阻r1的一端相連，發(fā)射極與接地信號相連；所述電阻r1的一端分別與所述第一三極管q1的發(fā)射極和第二三極管q2的基極相連，另一端與接地信號相連；所述修調電阻陣列rtrim的一端分別與所述第五p型場效應管mp5的源極和電壓跟隨電路i0的正輸入端相連，另一端與接地信號相連。

所述電阻r1和修調電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴格匹配。

所述負溫度系數溫度傳感電路的修調電阻陣列rtrim包括初始電阻rint、同類型匹配修調電阻r、2r、4r、8r、16r和開關k1、k2、k3、k4、k5，由所述電阻r、2r、4r、8r、16r與所述開關k1、k2、k3、k4、k5一一對應串聯(lián)后，分別與所述初始電阻rint并聯(lián)而成。

在啟動電路部分，第一p型場效應管mp1和二極管d1在電源電壓vdd上電初始時，為第一三極管q1、電阻r1提供初始電流，當電源電壓vdd上電過程結束后，第三p型場效應管mp3提供穩(wěn)定的偏置電流，第二p型場效應管mp2和第三p型場效應管mp3構成電流鏡的關系，第一n型場效應管mn1和第二n型場效應管mn2也構成電流鏡的關系，由于p型場效應管的寬長比遠小于n型場效應管的寬長比，因此第一n場效應管mn1的漏端電位即二極管d1的陽極電位被拉低到接近gnd的電平，二極管d1截止，所以啟動電路脫離負溫度系數電壓產生電路部分，從而完成該電路的啟動過程。

負溫度系數電壓產生電路部分：p型場效應管mp3、mp4、mp5，三極管q1、q2，相同類型電阻r1、rtrim(修調電阻陣列)構成負溫度系數溫度傳感電路的主體電路。第三p型場效應管mp3的電流由以下式子決定：

其中vbeq2為第二三極管q2基極和發(fā)射極正向導通電壓。

第三p型場效應管mp3和第五p型場效應管mp5構成電流鏡，因此兩者的漏端電流成比例關系：

id(mp5)＝n*id(mp3)………………………………………………(2)

n為第五p型場效應管mp5與第三p型場效應管mp3的寬長比的比例系數。

電壓跟隨電路i0的正負輸入端均為p型場效應管制作，其輸入輸出電流近似為零，因此流經修調電阻陣列rtrim的電流即為第五p型場效應管mp5漏端的電流。電壓跟隨電路的正輸入端的電壓為：

該電壓通過電壓跟隨電路的輸出，增強其驅動帶載能力：

其中，電阻r1和修調電阻陣列rtrim為相同類型電阻，并嚴格匹配，其溫度系數相互抵消，vbeq2為負溫度系數電壓，因此最終電路的輸出vout為負溫度系數。

修調電阻陣列如圖3所示，k1～k5為開關信號，h代表高電平，表示開關導通，l代表低電平，表示開關斷開，rint為初始電阻，r、2r、4r、8r、16r為阻值2倍遞增同類型匹配修調電阻，因此修調電阻陣列的總電阻為：

rtrim＝rint+k1*r+k2*2r+k3*4r+k4*8r+k5*16r

整體芯片為微功耗設計，消耗的電流在芯片產生的溫升可忽略，減小了自身電路對溫度傳感電路溫度測試的影響，提高了溫度測試的精度。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。