[发明专利]一种集成于CMOS图像传感器的温度传感器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种集成于CMOS图像传感器的温度传感器及其控制方法，温度传感器包括温度转电压模块以及单积分型ADC模块；温度转电压模块包括比例电流生成电路，比例电流生成电路将电流源转换成两路具有固定比例的偏置电流，分别输入核心感温模块中两个NPN型双极晶体管的集电极，两个NPN型双极晶体管的基极‑发射极电压分别经过开关电容放大器采样后输入单积分型ADC模块，单积分型ADC模块将采样放大之后的模拟电压值进行量化并输出。本发明温度传感器的控制方法通过采用两次采样两次转换的方法，在不增加电路复杂程度的前提下提高了片上温度传感器的精度。

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种集成于CMOS图像传感器的温度传感器及其控制方法。

背景技术

温度是影响集成电路工作性能的一个重要参数，尤其是模拟集成电路。在CMOS图像传感器中，环境温度变化会影响环境噪声、器件的暗电流及热噪声等。为了监测芯片内温度对暗电流的影响，以提高系统的可靠性，目前多采用集成式温度传感器。目前CMOS片上温度传感器主要实现方式可分为3大类：电压温度传感器，利用随温度而变的电压电源以及电压ADC将温度信号转换成数字值；频率温度传感器，传感器的输出频率随温度变化发生相应改变；时域温度传感器，延迟发生器生成一个数字脉冲，其延迟随温度变化发生相应改变。

现有集成于CMOS图像传感器的温度传感器电路存在结构复杂且精度不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中集成于CMOS图像传感器的温度传感器检测精度不足的问题，提供一种集成于CMOS图像传感器的温度传感器及其控制方法，在感温模块的输出端两次采样输出电压值，将第一次采样的电压值转换为数字码后取补码，并将得到的补码设置为第二次模数转换过程中数字码的起始值，消除了运算放大器失调电压、电路噪声及模数转换器失调电压的影响，在不增加电路复杂程度的前提下提高片上温度传感器的精度。

为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

一种集成于CMOS图像传感器的温度传感器，包括温度转电压模块以及单积分型ADC模块；所述的温度转电压模块包括比例电流生成电路，比例电流生成电路将电流源I_bias转换成两路具有固定比例的偏置电流，分别输入核心感温模块中两个NPN型双极晶体管的集电极，两个NPN型双极晶体管的基极-发射极电压分别经过开关电容放大器采样后输入单积分型ADC模块，所述的单积分型ADC模块将采样放大之后的模拟电压值进行量化并输出。

作为本发明的一种优选实施方案，所述的开关电容放大器包括运算放大器，运算放大器的正输入端与共模电平V_CM连接，两个NPN型双极晶体管的集电极分别经过第一信号选通开关和第二信号选通开关与第一电容的上极板相连，第一电容的下极板与运算放大器的负输入端相连，运算放大器的负输入端与输出端之间连接反馈开关，与反馈开关相并联的还设置有第二电容；所述运算放大器的输出端分两路连接单积分型ADC模块，两条电路上分别设置有第一输出信号读取开关以及第二输出信号读取开关，第三电容和第四电容的一端分别连接在运算放大器的两条输出电路上，第三电容和第四电容的另一端接地。

作为本发明的一种优选实施方案，第一信号选通开关、第二信号选通开关、反馈开关、第一输出信号读取开关以及第二输出信号读取开关采用NMOS和PMOS互补开关结构。

作为本发明的一种优选实施方案，单积分型ADC模块包括ADC使能信号EN及ADC计数器复位控制信号DIN_RST，当ADC使能信号EN为高时，单积分型ADC模块正常工作；通过配置ADC计数器复位控制信号DIN_RST能够配置单积分型ADC模块各位的初始值。

所述的比例电流生成电路采用共源共栅结构电流镜且采用PMOS输出。

作为本发明的一种优选实施方案，核心感温模块的两个NPN型双极晶体管采用两个尺寸相同的纵向寄生的晶体管，所述两个晶体管的基极和集电极相连、发射极接地电位。