[发明专利]用于CMOS温度传感器的温度校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS温度传感器，更具体地，是一种用于CMOS温度传感器的温度校准装置及方法。

背景技术

集成CMOS温度传感器利用CMOS工艺中的寄生PNP三级管作为感温元件产生V_BE和ΔV_BE两个与温度相关的电压信号，其中V_BE电压随温度升高而减小，ΔV_BE电压随温度升高而增大。温度的读出值可以用一个与温度线性相关的变量αΔV_BE（V_PTAT）相对一个与温度无关的常量αΔV_BE+V_BE（V_REF）的比例关系求得，具体如图1所示。

V_BE在25℃温度系数约为-2mV/℃，ΔV_BE在25℃的温度系数取决于两个PNP三级管的电流比，如果采用1；5电流比，则ΔV_BE在25℃的温度系数约0.14mV/℃，因此α＝14时可以在-55℃～125℃可以得到与温度变化无关的V_REF，其中，

V_REF＝αΔV_BE+V_BE；          (公式1)

用比例值μ作为变量，其中，

μ=αΔVBEαΔVBE+VBE;]]>          (公式2)

通过以下线性方程可以得到温度读出值：

T_OUT＝A.μ+B          (公式3)

其中A≈680,B≈280，T_OUT是温度读出值。

工艺漂移及其芯片封装会造成V_BE随温度的变化率发生变化，从而导致温度读出值T_OUT随温度的变化斜率偏离理想值1。图2示出了在-55℃～125℃温度范围内温度读出值T_OUT随温度的变化率与V_BE随温度变化率的关系。当V_BE随温度变化的直线斜率的绝对值偏小时，T_OUT随温度变化的直线斜率偏大；当V_BE随温度变化的直线斜率的绝对值偏大时，T_OUT随温度变化的直线斜率偏小。图2中阴影部分表示T_OUT随温度变化直线斜率的范围，由图可知，直线斜率的偏差会降低温度传感器温度读出值T_OUT的精度。

发明内容

为了解决温度读出值T_OUT随温度的变化斜率偏离理想值而导致精度降低的问题，本发明提出了一种用于CMOS温度传感器的温度校准装置及方法。该装置包括CMOS感温电路、数据处理单元、斜率寄存器、截距寄存器、温度值寄存器以及标准测温计，其中：

该CMOS感温电路和该数据处理单元相连接，其具有一个温度表征预定变量，并输出温度读出值，该温度读出值与该预定温度表征量为预定线性关系；

该斜率寄存器和该数据处理单元相连接，用于寄存斜率默认值或斜率校准值；

该截距寄存器和该数据处理单元相连接，用于寄存截距默认值或截距校准值；

该标准测温计与该数据处理单元相连接，用于确定两个测温点；

该温度值寄存器与该数据处理单元相连接，用于寄存在该两个测温点对应的该CMOS感温电路的两个温度读出值；

该数据处理单元用于根据该两个实际温度输出和该预定线性关系，确定对应的两个温度表征量输出值，并根据该两个测温点和该两个温度表征量输出值，进行实际线性关系拟合，确定该斜率校准值和该截距校准值。

优选地，所述数据处理单元为微处理器。

本发明的用于CMOS温度传感器的温度校准方法，包括如下步骤：