[发明专利]温度感测装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种温度感测装置，且特别是有关于一种控制电流源的导通数量以产生温度电压的温度感测装置。

背景技术

温度感测器是将温度转换为数字信息的一种电子装置，现今的温度感测器皆朝向提升其量测精准度以及缩小感测器体积的方向来发展，并且广泛应用在各种电子设备中。

温度感测器具有许多种类，其中一种半导体类型的温度感测器便是利用正温度系数(亦即，与绝对温度成正比)的温度电压以及不随温度改变的参考电压相互进行比较，藉以取得环境温度。其中，具正温度系数的电压可通过与绝对温度成比例的PTAT(proportional to absolute temperature)电路来产生，而带隙(bandgap)参考电路则可使输出的参考电压不随温度而改变。

因此，温度感测器可通过PTAT电路产生具有正温度系数的电流IPTAT，并将此电流IPTAT导入至串联电阻中，并从串联电阻的多个端点中获得具正温度系数的温度电压。接着，温度感测器利用多工器及比较器来分别抓取对应的温度电压，并比较温度电压与参考电压的电位大小，藉以侦测出环境温度。

然而，若要想要准确地获得电流IPTAT流经串联电阻所产生的温度电压，这些串联电阻必须占用较大的晶片面积才可具有较为精准的电阻值。在受到半导体制造方法的飘移影响时，这些串联电阻受影响的程度也会随之提高。并且，所使用的电阻越多，温度感测器中由电阻导致的噪声也将会随之增加。在设计串联电阻时，与接地电位电性相连的抬升电阻可能需要比其他串联电阻更大的电阻值，方能大幅抬升温度电压的电位，温度电压与参考电压才能因此进行比较，因而变相提高了温度感测器的电路面积。

由此，在提高温度量测精准度的同时，如何缩小温度感测器的电路体积，便是目前研发半导体类型温度感测器所面临的课题。

发明内容

本发明提供一种温度感测装置，其可控制电流源的导通数量来产生温度电压，藉以避免采用串联电阻，可降低温度感测装置的电路面积，并减少电阻噪声的产生。

本发明提出一种温度感测装置，此温度感测装置包括有一带隙电压产生单元、N个镜射电流源、一温度电压产生单元及一温度运算单元，N为正整数。带隙电压产生单元中包括有一正温度系数电流源，并且此带隙电压产生单元可提供与温度无关的参考电压。N个镜射电流源的控制端与正温度系数电流源的控制端相互耦接，可使上述正温度系数电流源与这些镜射电流源形成电流镜，藉以依据正温度系数电流源所产生的正温度系数电流来镜射出N个镜射电流。

接续上述，温度电压产生单元耦接至镜射电流源，其依据一控制信号来设定镜射电流源的导通数量M，因而产生温度电压，M为非负整数且M≤N。因此，温度电压的电位将会根据这些镜射电流源的导通数量M而确定。耦接至带隙电压产生单元及电流开关单元的温度运算单元则会逐步计数上述的控制信号。并且，在每次计数之后，温度运算单元将会比较参考电压及温度电压的电位，藉以运算产生数字式的温度信息。

在本发明的一实施例中，上述的温度电压产生单元包括有一第一电阻及一电流开关单元。第一电阻的第一端接收接地电压，而第一电阻的第二端则称为一温度电压输出端。电流开关单元耦接至上述镜射电流源及温度电压输出端，并依据控制信号来分别选择上述镜射电流镜是否导通至温度电压输出端，藉以将M个镜射电流导引至第一电阻来提供此温度电压。

在本发明的一实施例中，温度感测装置还包括有一抬升电流源，其输出端耦接至第一电阻的第一端，并且抬升电流源的控制端耦接至正温度系数电流源的控制端，以使正温度系数电流源及抬升电流源亦成为一电流镜。由此，抬升电流源便可依据正温度系数电流来镜射出一抬升电流。因此，此处的温度电压则由抬升电流、M个镜射电流及第一电阻来决定。

基于上述，本发明实施例的温度感测装置可控制电流源的导通数量，使其流经电阻来产生一温度电压，并利用此温度电压与不随温度而改变的参考电压进行比较，便可获得数字式温度信息。因此，本实施例的温度感测电路避免采用串联电阻来产生温度电压，可降低温度感测装置的电路面积，并减少电阻噪声的产生，降低半导体制造方法飘移的影响。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是一种温度感测电路的电路图；

图2为温度感测装置的时序图；

图3是依照本发明第一实施例说明一种温度感测装置的方块图；

图4为图3的电流开关单元的电路图；

图5为另一实例的图3的电流开关单元的电路图；