[发明专利]单温点温度传感器灵敏度校准

说明书

单温点温度敏感传感器假设所有灵敏度线在绝对零温度下会聚，因此在校准期间仅需要在一个温度下进行测量。传感器输出电压(VTS)由来自镜像电流源(28)的电流产生，其流过一个可变电阻器(38)。在校准期间，调节可变电阻器(38)的电阻(R2)和镜像电流源(28)的镜像比。误差放大器(20)比较由单位电流源(22，26)产生的单位电流产生的电压，以调整单位电流源(22，26)和镜像电流源(28)。每个单位电流流过接地的PNP晶体管(31，32)。可开关的PNP晶体管(33)与一个基极接地PNP晶体管(32)并联，其基极接通和断开以调节PNP电流以进行两次测量。将两次测量之间的差值(DVTS')与校准目标(DVTS)进行比较，以在校准期间单一温度下调整可变电阻器(38)和镜像比率。

技术领域

本发明涉及片上温度传感器电路，特别涉及单温点传感器电路。

背景技术

集成电路(IC)可以在单个芯片上包括数千或数百万个晶体管。这些晶体管的运行可在小区域内产生大量热量。可能会发展为产生损坏IC器件的热点。

IC器件的温度可以由片上温度传感器电路监控。当监测的温度超过极限时，例如通过降低工作频率或通过关闭IC器件的部件，来保护IC器件。一旦IC器件冷却，频率可以再增加，或者IC器件的更多部分可以被重新上电。

温度传感器电路的温度灵敏度是电路电压与温度(V/T)曲线的斜率。由于增益误差，该温度灵敏度会发生偏移。增益误差可能是由器件不匹配、布局不匹配、DC偏移或其他电路特性引起的。

在校准期间，可以在两个或多个温度点测量温度传感器电路的输出电压，以建立电压-温度直线。可以在正常运行期间获得并使用该直线的斜率(以伏特/摄氏度为单位)，以确定对应于传感器电压变化的温度偏移。

这种双温点校准是不希望的，因为电路必须在校准期间在两个不同的温度下测量。IC器件必须放置在温度控制室中或以其他方式加热或冷却以获得第二温度测量值。这种加热可能需要10分钟或更长时间。在此加热期间可能会占用昂贵的测试设备，或者可能需要扩展产品测试线，从而增加测试和制造成本。

最近，已经使用单温点校准来消除加热延迟时间。假设一个温度点为绝对零度(-273.15℃)，其中温度传感器电路产生一些预先计算的偏移。由于电压与温度线固定在绝对零度，因此只需要一个其他温度点即可确定线的斜率或灵敏度。因此，校准需要仅在1个温度点测量温度传感器电路的输出电压。该测量的温度点可以在室温下，在校准期间不需要温度室。

但是，单点温度传感器校准经常遇到相当小的温度感测输出范围。有时温度灵敏度只能在很短的范围内调整。电路中的直流DC偏移会导致灵敏度读数不准确。当第二测量的温度点被错误估计时，会发生校准错误，这会在温度传感器电路中发生设备不匹配时发生。

期望有一种单温点温度传感器电路。期望有一种仅在一个温度下测量传感器电路输出的校准方法。期望有一种在很宽的温度范围内调节传感器电路的温度灵敏度的方法。期望有一种消除温度传感器电路中DC偏移的校准方法。

附图说明

图1是单温点温度传感器电路的示意图。

图2是突出三个比例因子的单温点温度传感器电路的示意图。

图3是突出显示对温度的各种灵敏度的图表。

图4显示接通和断开PNP晶体管如何改变温度灵敏度线。

图5突出显示校准的第一步。

图6突出显示校准的第二步。

图7突出显示校准以外的情况。

图8突出显示校准条件。

图9A-9C是用于单温点温度传感器电路的校准方法流程图。

图10显示一个替代的单温点温度传感器电路。