[发明专利]温度数字转换系统及方法

说明书

技术领域

本发明是关于温度数字转换器(Temperature-to-Digital Converter，TDC)，更特别关于一种可消除内部元件偏差电压的温度数字转换系统与方法。

背景技术

由于晶体管的电流与电压的关系会随着温度变化而改变，因此可利用晶体管作为测量温度的工具。图1为一般常见的温度测量方式，电流源102和电流源104耦接至第一供应电压VDD，并藉由开关106交替连接至晶体管108。电流源102提供一固定电流I1，电流源104提供另一固定电流I2。晶体管108的射极耦接至开关106，基极与集极耦接至第二供应电压VSS。当开关106连接至电流源104时，晶体管108的射极-基极电压为Vbe_I2，当开关106切换至电流源102时，晶体管108的射极-基极电压为Vbe_I1。因此，晶体管108的射极-基极电压的温度感测信号ΔVbe＝Vbe_I2-Vbe_I1，可表示为下式：

ΔVbe=KTqln(IC2IC1)≅KTqln(I2I1)]]>

其中K为波兹曼常数(1.381×10^-23)、T为晶体管108测量时的绝对温度、q为电子电量(1.602×10^-19)、IC1为晶体管108连接至电流源102时的集极电流、以及IC2为晶体管108连接至电流源104时的集极电流。由于K、q均为已知数值，且I1与I2可事先设计，因此可藉由测量ΔVbe而得知晶体管的温度。

发明内容

本发明提供一种温度数字转换系统，包括一温度感测装置、一切换装置、一缓冲放大器、一模拟数字转换器、以及一计算装置。上述温度感测装置对应一温度产生一温度感测信号。上述切换装置产生一第一模拟信号等于上述温度感测信号，以及一第二模拟信号等于上述温度感测信号的反相。上述缓冲放大器分别放大上述第一和第二模拟信号成为一第三模拟信号以及一第四模拟信号。上述模拟数字转换器分别转换上述第三和第四模拟信号为一第一数字信号以及一第二数字信号。上述计算装置计算上述第一和第二数字信号的一差值，并将上述差值除以二后输出一计算结果代表上述温度。

本发明更提供一种温度数字转换方法。首先，对应一温度产生一温度感测信号，接着产生一第一模拟信号等于上述温度感测信号，以及产生一第二模拟信号等于上述温度感测信号的反相。接着，放大上述第一模拟信号成为一第三模拟信号，以及放大上述第二模拟信号成为一第四模拟信号，并且转换上述第三模拟信号为一第一数字信号，以及转换上述第四模拟信号为一第二数字信号。最后，计算上述第一和第二数字信号的一差值，并将上述差值除以二后输出一计算结果代表上述温度。进而消除内部元件偏差电压。

附图说明

图1为一般常见的温度测量方式；

图2为本发明的一系统实施例；

图3为本发明的另一系统实施例；

图4A为温度数字转换系统300产生第一数字信号Vseq1的控制时序图；

图4B为温度数字转换系统300产生第二数字信号Vseq2的控制时序图；以及

图5A-5E为温度数字转换系统300的开关P1-P7在不同阶段的系统等效图。

附图标号

102、104、328、330～电流源

106～开关

seq1、seq2、P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7～开关

108、324～晶体管

202、302～温度感测装置

204、304～切换装置

206、306～缓冲放大器

208、308～模拟数字转换器

224～理想的模拟数字转换器

210、310～计算装置