[发明专利]一种CMOS开关电流温度传感器电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种可以广泛应用于温度保护模块和工业工艺控制系统的CMOS开关电流温度传感器电路及其控制方法。

背景技术

在工农业生产和科学研究过程中，温度是需要测量和控制的一个重要参数，因此，在各种传感器中，温度传感器是应用最广泛的一种，而其中CMOS温度传感器与传统类型温度传感器相比，具有灵敏度高、线性好、体积小、功耗低、易于集成等优点，因此在温度传感器应用领域具有突出地位。

但是，普通CMOS温度传感器由于PTAT(Proportional To AbsoluteTemperature，与温度成正比例变化的)电压的精度的限制，主要有两个缺陷：一是双极晶体管对的失配；二是由MOS晶体管组成的电流源电路的失配。因此，由于这两个缺陷会造成双极晶体管对的基极和发射极间电压之差的相对误差大大增加，从而造成温度传感器对温度的检测不精确。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在提供一种CMOS开关电流温度传感器电路及其控制方法，以实现能够同时输出一与温度无关的电压和一与温度相关的电压、提高温度传感器检测精度的目的。

本发明之一所述的一种CMOS开关电流温度传感器电路，它包括电压产生电路、运算放大器、输入电容、反馈电容、电阻分压器、控制电路和若干MOS开关，

所述电压产生电路与一外部电源连接，输出第一极间电压和第二极间电压；

所述运算放大器的反相输入端通过所述输入电容与电压产生电路连接，接收所述的第一极间电压，其同相输入端接收所述的第二极间电压，其输出端分两路分别输出一基准电压和一正温度系数电压；

所述反馈电容的一端与所述运算放大器的反相输入端连接，其另一端与所述电阻分压器连接；

所述电阻分压器的一端与所述运算放大器输出端输出正温度系数电压的一路连接，其另一端接地；

所述控制电路分别与所述电压产生电路和若干MOS开关连接，一方面设置所述第一极间电压和第二极间电压的大小，另一方面控制所述MOS开关的开闭；

所述若干MOS开关包括第一MOS开关至第七MOS开关，所述第一MOS开关串联在所述电压产生电路和输入电容之间，第二MOS开关的一端与所述电压产生电路连接，其另一端连接在所述输入电容和第一MOS开关之间，第三MOS开关串联在所述反馈电容和电阻分压器之间，第四MOS开关串联在所述运算放大器的输出端和电阻分压器之间，第五MOS开关串联在所述运算放大器输出端输出基准电压的一路上，第六MOS开关的一端连接在所述反馈电容和第三MOS开关之间，其另一端接地，第七MOS开关的一端与所述运算放大器的同相输入端连接，另一端连接在所述第六MOS开关与反馈电容之间。

在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，电压产生电路包括第一电流源、第二电流源、第一双极晶体管和第二双极晶体管，所述第一电流源和第二电流源的输入端同时与所述的外部电源连接，所述第一电流源的输出端与第一双极晶体管的发射极连接，所述第二电流源的输出端与第二双极晶体管的发射极连接，所述第一双极晶体管的基极、集电极以及第二双极晶体管的基极、集电极同时接地。

在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，所述运算放大器的反相输入端依次通过所述输入电容和第一MOS开关与第一双极晶体管的发射极连接，其同相输入端与所述第二双极晶体管的发射极连接。

在上述的CMOS开关电流温度传感器电路中，所述的电阻分压器包括串联连接的第一电阻和第二电阻，且所述第三MOS开关连接到所述第一电阻和第二电阻之间。

本发明之二所述的一种CMOS开关电流温度传感器电路的控制方法，所述传感器电路包括电压产生电路、第一MOS开关至第七MOS开关以及控制该电压产生电路和第一MOS开关至第七MOS开关的控制电路，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤一，在第一节拍时，控制电路控制第一MOS开关闭合、第二MOS开关、第三MOS开关、第四MOS开关、第五MOS开关、第六MOS开关和第七MOS开关打开；

步骤二，在第二节拍时，控制电路控制第一MOS开关和第七MOS开关闭合、第二MOS开关、第三MOS开关、第四MOS开关、第五MOS开关和第六MOS开关打开，并设置第一电流源的大小为N*I、第二电流源的大小为I，N为正数；