一種片上溫度傳感器及確定溫度的方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供一種片上溫度傳感器及確定溫度的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的通過目前的溫度傳感器測量得到的溫度的精度不高的問題。本發(fā)明的片上溫度傳感器包括：電壓生成單元，電壓比值讀取單元和溫度計(jì)算單元；電壓生成單元，用于在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓，其中隨溫度變化，第一電壓和第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的第一電壓和第二電壓的電壓值不同；電壓比值讀取單元，用于根據(jù)輸入的第一電壓和第二電壓確定電壓比值，并向溫度計(jì)算單元輸出電壓比值；溫度計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的電壓比值，確定溫度數(shù)值。采用本發(fā)明的片上溫度傳感器能夠使得確定出的溫度數(shù)值精度較高。
【專利說明】
一種片上溫度傳感器及確定溫度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種片上溫度傳感器及確定溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度傳感器電路是使用非常廣泛的一種電路，目前，在芯片內(nèi)集成的溫度傳感器主要分為兩大類:基于M0S(Mosfet，場效應(yīng)管)管閾值電壓的溫度傳感器和基于BJT溫度特性的溫度傳感器。
[0003]基于MOS管閾值電壓的溫度傳感器，由于容易受到制造工藝波動的影響，使得該種溫度傳感器測量得到的溫度的精度不高。
[0004]基于Vffi的負(fù)溫度特性(CTAT，Complementary to Absolute Temperature，與絕對溫度互補(bǔ))的溫度傳感器，由于容易受到制造工藝的影響，以及器件本身特性的影響，使得該種溫度傳感器測量得到的溫度的精度也不高。
[0005]基于Δ Vbe的正溫度特性(PTAT，Proport1nal to Absolute Temperature，與絕對溫度成正比)的溫度傳感器，在原理上可以實(shí)現(xiàn)溫度傳感器測量得到的溫度達(dá)到高精度的要求，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，由于A Vbe的信號變化范圍很小，需要后續(xù)配合高精度的讀出電路才能達(dá)到測量得到的溫度達(dá)到高精度的要求，并且高精度的讀出電路是難以實(shí)現(xiàn)的，因而實(shí)際上該種溫度傳感器測量得到的溫度的精度也不高。
[0006]另一種溫度傳感器利用電路本身的特性讀出一個AVBE/V?f的比值，而非AVb^身，其中Vraf必須是一個與溫度無關(guān)或相對△ V吧而言可忽略溫度特性的變量。傳統(tǒng)上，Vraf是利用電路將一個PTAT的電學(xué)變量和一個CTAT的電學(xué)變量通過采用不同的系數(shù)進(jìn)行放大后相加得到的一個變量，并且Vraf是通過抵消掉溫度特性的變化而得到的一個變量，由于模擬電路在產(chǎn)生Vraf的過程中，會因?yàn)殡娐繁旧淼囊恢滦?、噪聲等因素的影響從而降低了可?shí)現(xiàn)的精度；同樣模擬電路在產(chǎn)生△%￡的過程中，需要實(shí)現(xiàn)￥1^1-￥1^2的運(yùn)算，這個運(yùn)算過程也會帶來精度的損失；該種溫度傳感器測量得到的溫度的精度也不高。
[0007]綜上所述，通過目前的溫度傳感器測量得到的溫度的精度不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明提供一種片上溫度傳感器及確定溫度的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的通過目前的溫度傳感器測量得到的溫度的精度不高的問題。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供一種片上溫度傳感器，包括:電壓生成單元，電壓比值讀取單元和溫度計(jì)算單元；
[0010]所述電壓生成單元，用于在輸入系統(tǒng)使能信號后，向所述電壓比值讀取單元輸出所述第一電壓和所述第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同；
[0011 ] 所述電壓比值讀取單元，用于根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向所述溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值；
[0012]所述溫度計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。
[0013]由于本發(fā)明實(shí)施例只需要通過模擬電路生成一個電壓比值，后續(xù)的根據(jù)該電壓比值確定溫度數(shù)值是通過數(shù)字電路或軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，使得確定出的溫度數(shù)值精度較高。
[0014]較佳地，所述電壓生成單元具體用于:
[0015]通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓；
[0016]通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓；
[0017]其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。
[0018]較佳地，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。
[0019]由于本發(fā)明實(shí)施例將具有PTAT溫度特性的電流輸入到晶體管中，提高了所生成的電壓的線性度。
[0020]較佳地，所述電壓比值讀取單元包括第一電壓頻率變換單元、第二電壓頻率變換單元、第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和控制單元；
[0021 ] 所述第一電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述第一計(jì)數(shù)器輸出；
[0022]所述第一計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第一脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0023]所述第二電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述第二計(jì)數(shù)器輸出；
[0024]所述第二計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第二脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0025]所述控制單元，用于在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。
[0026]由于本發(fā)明實(shí)施例通過將由電壓轉(zhuǎn)換成的脈沖信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在到達(dá)設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時根據(jù)計(jì)數(shù)值確定電壓比值，使得生成電壓比值的模擬電路的電路設(shè)計(jì)較簡單。
[0027]較佳地，所述控制單元還用于:
[0028]在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在輸入系統(tǒng)使能信號后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0029]所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0030]在輸入重置信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0031]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0032]在輸入重置信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0033]由于本發(fā)明實(shí)施例控制單元會對計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值進(jìn)行重置操作，保證了后續(xù)的根據(jù)計(jì)數(shù)值確定的電壓比值的有效性。
[0034]較佳地，所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0035]在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0036]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0037]在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0038]由于本發(fā)明實(shí)施例計(jì)數(shù)器會對計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值進(jìn)行重置操作，保證了后續(xù)的根據(jù)計(jì)數(shù)值確定的電壓比值的有效性。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供一種確定溫度的方法，包括:
[0040]電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同；
[0041 ] 所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值；
[0042]所述溫度計(jì)算單元根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。
[0043]較佳地，所述電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓之前，還包括:
[0044]通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓；
[0045]通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓；
[0046]其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。
[0047]較佳地，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。
[0048]較佳地，所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，包括:
[0049]所述電壓比值讀取單元中的第一電壓頻率變換單元在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第一計(jì)數(shù)器輸出；
[0050]在輸入所述第一脈沖信號后，所述第一計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述電壓比值讀取單元中的控制單元輸出；
[0051 ] 所述電壓比值讀取單元中的第二電壓頻率變換單元在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第二計(jì)數(shù)器輸出；
[0052]在輸入所述第二脈沖信號后，所述第二計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0053]所述控制單元在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。
[0054]較佳地，該方法還包括:
[0055]在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0056]在輸入重置信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入重置信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0057]較佳地，該方法還包括:
[0058]在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0059]由于本發(fā)明實(shí)施例只需要通過模擬電路生成一個電壓比值，后續(xù)的根據(jù)該電壓比值確定溫度數(shù)值是通過數(shù)字電路或軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，使得確定出的溫度數(shù)值精度較高。
【附圖說明】
[0060]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種片上溫度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0061]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓生成單元的示意圖；
[0062]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓比值讀取單元電路示意圖；
[0063]圖4為本發(fā)明實(shí)施例本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓頻率變換單兀不意圖；
[0064]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定溫度的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0065]本發(fā)明實(shí)施例片上溫度傳感器包括:電壓生成單元，電壓比值讀取單元和溫度計(jì)算單元；所述電壓生成單元，用于在輸入系統(tǒng)使能信號后，向所述電壓比值讀取單元輸出所述第一電壓和所述第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同；所述電壓比值讀取單元，用于根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向所述溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值；所述溫度計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。由于本發(fā)明實(shí)施例只需要通過模擬電路生成一個電壓比值，后續(xù)的根據(jù)該電壓比值確定溫度數(shù)值是通過數(shù)字電路或軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，使得確定出的溫度數(shù)值精度較高。
[0066]其中，本發(fā)發(fā)明實(shí)施例溫度計(jì)算單元可以是一個數(shù)字電路，也可以是一個軟件模塊。
[0067]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種片上溫度傳感器包括:電壓生成單元100，電壓比值讀取單元101和溫度計(jì)算單元102 ；
[0068]所述電壓生成單元100，用于在輸入系統(tǒng)使能信號后，向所述電壓比值讀取單元101輸出所述第一電壓和所述第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同；
[0069]所述電壓比值讀取單元101，用于根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向所述溫度計(jì)算單元102輸出所述電壓比值；
[0070]所述溫度計(jì)算單元102，用于根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。
[0071]本發(fā)明實(shí)施例在系統(tǒng)啟動時，將系統(tǒng)使能信號輸入到電壓生成單元；或在需要獲取當(dāng)前的溫度時，將系統(tǒng)使能信號輸入到電壓生成單元；或在滿足預(yù)設(shè)的溫度測量條件時，將系統(tǒng)使能信號輸入到電壓生成單元。
[0072]本發(fā)明實(shí)施例隨著溫度上升第一電壓和第二電壓會下降，第一電壓和第二電壓具有負(fù)溫度特性(CTAT)。
[0073]本發(fā)明實(shí)施例溫度計(jì)算單元102在輸入電壓比值后，根據(jù)下列公式確定溫度數(shù)值:
[0074]Dout = A*a*(l_b)/ (a* (l_b)+1)-B......公式一；
[0075]其中，Dout表示溫度數(shù)值，A表示由電壓轉(zhuǎn)換成溫度的一個溫度常量，B表示一個用于消除A所產(chǎn)生的平移誤差的常量，a表示一個放大系數(shù)，b表示電壓比值。
[0076]公式一根據(jù)下列原理推到而來:
[0077]傳統(tǒng)上基于A Vbe的溫度傳感器，半導(dǎo)體器件BJT的Vbe= (kT/q) *ln (Ic/Is)，可知Vbe是一個接近線性的CTAT電壓；A V BE= V BE1-VBE2= (kT/q) *ln (p)，其中k、q、p都是常量，且都是不隨制造因素變化而發(fā)生變化的常量，T代表溫度，可知△ Vbe是一個具有良好線性度的PTAT電壓；將Vbe和Δ V 進(jìn)行加權(quán)相加得到V ref= a* △ V BE+VBE，只要選取合適的放大系數(shù)a，就可以得到一個與溫度無關(guān)的電壓Vraf;根據(jù)Λ V JP Vraf進(jìn)行比值計(jì)算得到u =a*AVBE/Vref，再通過ADC(V2F電路)讀取出來，最后利用公式Dout = A*u_B計(jì)算就得到了溫度的數(shù)值，其中Dout表示溫度數(shù)值，A、B是兩個常量。
[0078]再將上述公式代入到計(jì)算得到的Dout公式中，可以得到下述表達(dá)式:
[0079]Dout = A*u-B ；
[0080]Dout = A*a* Δ VBE/Vref-B ；
[0081 ] Dout = A*a* Δ Vbe/ (a* Δ Vbe+Vbei) -B ；
[0082]Dout = A*a* (Vbe1-Vbe2) / (a* (Vbe1-Vbe2) +Vbei) -B ；
[0083]Dout = A*a* (1-VBE2/VBE1) / (a* (1-VBE2/VBE1) +1) -B ；
[0084]令b = VBE2/VBE1，代入上述公式；
[0085]Dout = A*a*(l_b)/ (a* (l_b)+1) _B。
[0086]本發(fā)明實(shí)施例電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，生成兩個不同的電壓的方式為:
[0087]通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓；
[0088]通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓；
[0089]其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。
[0090]較佳地，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。
[0091]本發(fā)明實(shí)施例電壓生成單元可以利用電流源將電流注入到三極管PNP (Positive-Negative-Positive,正-負(fù)-正晶體管)的發(fā)射極即可得到Vbe電壓。為了得到兩個電壓值不同的Vbei和V BE2，可以通過電流源將大小不同的兩個電流注入到同樣面積大小的兩個雙極型晶體管BJT (Bipolar Junct1n Transistor，雙極結(jié)型晶體管)中，也可以通過電流源將同樣大小的電流注入到面積不同的兩個三極管PNP中，也可以結(jié)合上述兩種方法得到兩個電壓值不同的UP V BE2。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓生成單元的示意圖，從圖2中可知，將第一電流I注入到第一晶體管nX中生成第一電壓Vbei，將第二電流ml注入到第二晶體管X中生成第二電壓Vbe2，其中第一電流I和第二電流ml可以是大小相同的電流，那么一一對應(yīng)的晶體管為面積不同的晶體管；第一電流I和第二電流ml可以是大小不同的電流，那么一一對應(yīng)的晶體管為面積相同的晶體管。上述只是以圖2中的電壓生成單元為例，任意可以生成兩個不同電壓的電壓生成單元均適用于本發(fā)明。
[0092]本發(fā)明實(shí)施例所述電壓比值讀取單元包括第一電壓頻率變換單元、第二電壓頻率變換單元、第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和控制單元；
[0093]所述第一電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述第一計(jì)數(shù)器輸出；
[0094]所述第一計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第一脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0095]所述第二電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述第二計(jì)數(shù)器輸出；
[0096]所述第二計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第二脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0097]所述控制單元，用于在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。
[0098]如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓比值讀取單元電路示意圖，從圖3中可知，第一電壓頻率變換單元300，在輸入第一電壓Vbei后，將第一電壓Vbei轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號F1，并向輸出，第一計(jì)數(shù)器301在輸入第一脈沖信號Fl后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值D1，并向控制單元302輸出；第二電壓頻率變換單元303，在輸入第二電壓Vbe2后，將第二電壓Vbe2轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號F2，并向第二計(jì)數(shù)器304輸出，第二計(jì)數(shù)器304在輸入第二脈沖信號F2后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值D2，并向控制單元302輸出；控制單元302在輸入的第一計(jì)數(shù)值Dl達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值Dl和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值D2確定電壓比值b ;為了重置第一計(jì)數(shù)器301和第二計(jì)數(shù)器304的計(jì)數(shù)值，可以由控制單元302將重置信號輸出給第一計(jì)數(shù)器301和第二計(jì)數(shù)器304。
[0099]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的電壓頻率變換單元示意圖，從圖4中可知，當(dāng)?shù)谝痪w管處于斷開的狀態(tài)、第二晶體管處于閉合的狀態(tài)時，第一電流I對第一電容進(jìn)行充電，第二電容停留在放電狀態(tài)，當(dāng)?shù)谝浑娙莸某潆婋妷撼^第一比較器輸入端的Vbe電壓時，第一比較器的輸出出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器的輸出隨之反轉(zhuǎn)，此時變成第二晶體管處于斷開的狀態(tài)、第一晶體管處于閉合的狀態(tài)，第二電流對第二電容進(jìn)行充電，第一電容停留在放電狀態(tài)。當(dāng)?shù)诙娙莸某潆婋妷撼^第二比較器輸入端的Vbe電壓時，第二比較器輸出出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，RS觸發(fā)器的輸出隨之反轉(zhuǎn)，接下來又變成第一晶體管處于斷開的狀態(tài)、第二晶體管處于閉合的狀態(tài)，第一電流對第一電容進(jìn)行充電，第二電容停留在放電狀態(tài)，這樣不停的循環(huán)，從而輸出一個頻率與電壓Vbe線性相關(guān)的脈沖信號。上述只是以圖4中的電壓頻率變換單元為例，任意能夠?qū)㈦妷恨D(zhuǎn)換成脈沖信號的電路都適用于本發(fā)明。
[0100]例如:將第一計(jì)數(shù)值Dl作為定時器，設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值為1024。此時，控制單元輸入的第一計(jì)數(shù)值Dl為1024，控制單元輸入的第二計(jì)數(shù)值D2為900，達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值，將Dl和D2進(jìn)行比值計(jì)算得到電壓比值b。
[0101]本發(fā)明實(shí)施例控制單元可以采用下述方式重置第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值:
[0102]方式一:
[0103]在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0104]所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0105]在輸入重置信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0106]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0107]在輸入重置信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0108]例如:將第一計(jì)數(shù)值作為定時器，設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值為1024。此時，控制單元輸入的第一計(jì)數(shù)值為1024，控制單元輸入的第二計(jì)數(shù)值為850，達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值，將重置信號輸出給第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器；第一計(jì)數(shù)器將第一計(jì)數(shù)值重置為0，第二計(jì)數(shù)器將第二計(jì)數(shù)值重置為O。
[0109]方式二:
[0110]在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0111]所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0112]在輸入重置信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0113]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0114]在輸入重置信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0115]例如:將第一計(jì)數(shù)值作為定時器，設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值為1024。此時，控制單元輸入的第一計(jì)數(shù)值為1024，控制單元輸入的第二計(jì)數(shù)值為1000，達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值，將第一計(jì)數(shù)值和第二計(jì)數(shù)值進(jìn)行比值計(jì)算得到電壓比值后，將重置信號輸出給第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器；第一計(jì)數(shù)器將第一計(jì)數(shù)值重置為0，第二計(jì)數(shù)器將第二計(jì)數(shù)值重置為O。
[0116]方式三:
[0117]在輸入系統(tǒng)使能信號后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0118]所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0119]在輸入重置信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0120]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0121]在輸入重置信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0122]例如:第一計(jì)數(shù)器的當(dāng)前第一計(jì)數(shù)值為302，第二計(jì)數(shù)器的當(dāng)前第二計(jì)數(shù)值為100。控制單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，將重置信號輸出給第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器；第一計(jì)數(shù)器將第一計(jì)數(shù)值重置為0，第二計(jì)數(shù)器將第二計(jì)數(shù)值重置為O。
[0123]本發(fā)明實(shí)施例第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器可以采用下述方式重置第一計(jì)數(shù)器和第二計(jì)數(shù)器中的計(jì)數(shù)值:
[0124]所述第一計(jì)數(shù)器還用于:
[0125]在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值；
[0126]所述第二計(jì)數(shù)器還用于:
[0127]在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0128]例如:第一計(jì)數(shù)器的當(dāng)前第一計(jì)數(shù)值為302，第二計(jì)數(shù)器的當(dāng)前第二計(jì)數(shù)值為100。第一計(jì)數(shù)器在輸入系統(tǒng)使能信號后，將第一計(jì)數(shù)值重置為0，第二計(jì)數(shù)器在輸入系統(tǒng)使能信號后，將第二計(jì)數(shù)值重置為O。
[0129]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種確定溫度的方法，由于圖5的確定溫度的方法對應(yīng)的裝置為本發(fā)明實(shí)施例一種片上溫度傳感器，因此本發(fā)明實(shí)施例方法的實(shí)施可以參見系統(tǒng)的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。
[0130]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種確定溫度的方法包括:
[0131]步驟500、電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同；
[0132]步驟501、所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值；
[0133]步驟502、所述溫度計(jì)算單元根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。
[0134]較佳地，在步驟500中，所述電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓之前，還包括:
[0135]通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓；
[0136]通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓；
[0137]其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。
[0138]較佳地，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。
[0139]較佳地，在步驟501中，所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，包括:
[0140]所述電壓比值讀取單元中的第一電壓頻率變換單元在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第一計(jì)數(shù)器輸出；
[0141]在輸入所述第一脈沖信號后，所述第一計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述電壓比值讀取單元中的控制單元輸出；
[0142]所述電壓比值讀取單元中的第二電壓頻率變換單元在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第二計(jì)數(shù)器輸出；
[0143]在輸入所述第二脈沖信號后，所述第二計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出；
[0144]所述控制單元在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。
[0145]較佳地，該方法還包括:
[0146]該方法還包括:
[0147]在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；
[0148]在輸入重置信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入重置信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0149]較佳地，該方法還包括:
[0150]在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。
[0151]綜上所述，由于本發(fā)明實(shí)施例只需要通過模擬電路生成一個電壓比值，后續(xù)的根據(jù)該電壓比值確定溫度數(shù)值是通過數(shù)字電路或軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，使得確定出的溫度數(shù)值精度較高。
[0152]本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學(xué)存儲器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。
[0153]本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個機(jī)器，使得通過計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。
[0154]這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲器中，使得存儲在該計(jì)算機(jī)可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。
[0155]這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。
[0156]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0157]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種片上溫度傳感器，其特征在于，該片上溫度傳感器包括:電壓生成單元，電壓比值讀取單元和溫度計(jì)算單元； 所述電壓生成單元，用于在輸入系統(tǒng)使能信號后，向所述電壓比值讀取單元輸出所述第一電壓和所述第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同； 所述電壓比值讀取單元，用于根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向所述溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值； 所述溫度計(jì)算單元，用于根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。2.如權(quán)利要求1所述的片上溫度傳感器，其特征在于，所述電壓生成單元具體用于: 通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓； 通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓； 其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。3.如權(quán)利要求2所述的片上溫度傳感器，其特征在于，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。4.如權(quán)利要求1所述的片上溫度傳感器，其特征在于，所述電壓比值讀取單元包括第一電壓頻率變換單元、第二電壓頻率變換單元、第一計(jì)數(shù)器、第二計(jì)數(shù)器和控制單元； 所述第一電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述第一計(jì)數(shù)器輸出； 所述第一計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第一脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出； 所述第二電壓頻率變換單元，用于在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述第二計(jì)數(shù)器輸出； 所述第二計(jì)數(shù)器，用于在輸入所述第二脈沖信號后，進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出； 所述控制單元，用于在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。5.如權(quán)利要求4所述的片上溫度傳感器，其特征在于，所述控制單元還用于: 在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在輸入系統(tǒng)使能信號后，將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器； 所述第一計(jì)數(shù)器還用于: 在輸入重置信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值； 所述第二計(jì)數(shù)器還用于: 在輸入重置信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。6.如權(quán)利要求4所述的片上溫度傳感器，其特征在于，所述第一計(jì)數(shù)器還用于: 在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第一計(jì)數(shù)值； 所述第二計(jì)數(shù)器還用于: 在輸入系統(tǒng)使能信號后，重置所述第二計(jì)數(shù)值。7.一種確定溫度的方法，其特征在于，該方法包括: 電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓，其中隨溫度變化，所述第一電壓和所述第二電壓也會發(fā)生變化，且在同一溫度輸出的所述第一電壓和所述第二電壓的電壓值不同； 所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，并向溫度計(jì)算單元輸出所述電壓比值； 所述溫度計(jì)算單元根據(jù)輸入的所述電壓比值，確定溫度數(shù)值。8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述電壓生成單元在輸入系統(tǒng)使能信號后，向電壓比值讀取單元輸出第一電壓和第二電壓之前，還包括: 通過將第一電流輸入到所述電壓生成單元中的第一晶體管中，生成所述第一電壓； 通過將第二電流輸入到所述電壓生成單元中的第二晶體管中，生成所述第二電壓； 其中所述第一電流和所述第二電流具有同樣的溫度特性。9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一電流和所述第二電流具有與絕對溫度成正比PTAT溫度特性。10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述電壓比值讀取單元根據(jù)輸入的所述第一電壓和所述第二電壓確定電壓比值，包括: 所述電壓比值讀取單元中的第一電壓頻率變換單元在輸入所述第一電壓后，將所述第一電壓轉(zhuǎn)換成第一脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第一計(jì)數(shù)器輸出； 在輸入所述第一脈沖信號后，所述第一計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第一計(jì)數(shù)值，并向所述電壓比值讀取單元中的控制單元輸出； 所述電壓比值讀取單元中的第二電壓頻率變換單元在輸入所述第二電壓后，將所述第二電壓轉(zhuǎn)換成第二脈沖信號，并向所述電壓比值讀取單元中的第二計(jì)數(shù)器輸出； 在輸入所述第二脈沖信號后，所述第二計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)得到第二計(jì)數(shù)值，并向所述控制單元輸出； 所述控制單元在輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，根據(jù)當(dāng)前輸入的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前輸入的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值。11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 在輸入所述第一計(jì)數(shù)值后，且輸入的所述第一計(jì)數(shù)值達(dá)到設(shè)定計(jì)數(shù)數(shù)值時，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在根據(jù)當(dāng)前的第一計(jì)數(shù)值和當(dāng)前的第二計(jì)數(shù)值確定電壓比值后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器；或在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述控制單元將重置信號輸出給所述第一計(jì)數(shù)器和所述第二計(jì)數(shù)器； 在輸入重置信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入重置信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，該方法還包括: 在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第一計(jì)數(shù)器重置所述第一計(jì)數(shù)值；以及在輸入系統(tǒng)使能信號后，所述第二計(jì)數(shù)器重置所述第二計(jì)數(shù)值。
【文檔編號】G01K7/00GK105987762SQ201510098423
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月5日
【發(fā)明人】謝俊杰
【申請人】上海炬力集成電路設(shè)計(jì)有限公司