[实用新型]一种带有斜率补偿的片上温度检测电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及温度检测领域，尤其涉及一种带有斜率补偿的片上温度检测电路。

背景技术

集成电路对温度变化十分敏感，不同温度下芯片的性能不同，过高的温度会导致芯片永久损坏。为了了解芯片所在环境和其内部的温度情况，需要温度检测电路，以进行相应的处理。但是，更多功能的增加会导致芯片面积和功耗的增加。因此，一个即简单易行又不失精确度的温度检测电路是研究的重点。最简单的电路是将温度电压与参考电压进行比较，超过阈值后关断电路。但随着集成电路复杂程度的增加，需要温度检测电路将温度信号转化为数字信号来控制其他模块。采用斩波技术和sigma-delta ADC的温度检测电路具有最高的精度，但是其面积较大，不适合作为片上辅助功能电路使用；而使用与温度成正比(PTAT)的振荡器，在不同温度下，产生不同频率的时钟信号，容易对其他电路产生影响，并增加系统杂散；使用亚阈值区MOS管产生PTAT电压的温度检测电路具有最小的面积和功耗，但是其线性度一般较差；采用PTAT电压、参考电压、比较器和数字电路的结构，具有适中的面积和精度，但其参考电压在通过数模转换器(DAC)改变时，温度补偿性能会变差。

现有的采用PTAT电压、参考电压、比较器和数字电路的结构如图1所示，其中左侧电路为带隙基准源，Q₁、Q₂为两二极管连接形式匹配的BJT，Q₁面积为Q₂的n倍。利用在电流相同的情况下，结面积不同的PN结电压差与温度成正比的原理，在电阻R₁上形成了一个与温度成正比(PTAT)的电流，并通过电流镜M1、M3放大M倍到电阻R₂上，得到PTAT电压。

晶体管基极-发射极电压差为：其中，k是波尔兹曼常数，T是绝对温度。

M₁与M₂比例相同，OP输入端电压相等，因此：I₁R₁+V_BE1＝V_BE2，

因此：

将PTAT电流通过电流镜M₁、M₄放大N倍到电阻R₃和晶体管Q₃上，由于晶体管的电压降V_BE为负温度系数，通过适当设置参数，可以得到一个不随温度变化的参考电压：其中M₄为多个PMOS管并联，并由数字信号控制开关导通与关闭。可以看出，参考电压的斜率受M₄管并联数目影响。N越大时，斜率越大；N越小时，斜率越小；预期输出的参考电压如图2所示。因此，在负温度系数电压V_BE3保持不变时，不能保证参考电压的温度补偿特性，即不能保证温度检测精度。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，以解决现有温度检测电路温度检测精度不高的问题。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

一种带有斜率补偿的片上温度检测电路，包括温度检测电压发生器、参考电压发生器、数字电路和比较器；

所述温度检测电压发生器包括第一带隙基准模块，所述第一带隙基准模块与所述比较器的第一输入端连接，所述第一带隙基准模块用于根据温度变化产生温度检测电压；

所述参考电压发生器包括第二带隙基准模块和控制模块；所述控制模块的输入端与所述第二带隙基准模块连接，所述控制模块的输出端与所述比较器的第二输入端连接；所述第二带隙基准模块用于产生基准电压；所述控制模块用于输出预设大小的参考电压；

所述比较器的输出端与所述数字电路连接，所述比较器用于将所述温度检测电压与不同大小的参考电压进行对比，并将对比结果输出到所述数字电路；所述数字电路用于控制所述控制模块的放大倍数以控制参考电压的大小。

进一步地，所述第二带隙基准模块包括第一PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第一三极管、第二三极管、第一放大器、第一电阻、第二电阻及第三电阻；

所述第一PMOS晶体管的栅极和所述第二PMOS晶体管的栅极共连接至所述第一放大器的输出端；所述第一PMOS晶体管的源极和所述第二PMOS晶体管的源极共连接至电源VDD；