[发明专利]一种自适应量程切换温度传感器

说明书

本发明提供一种自适应量程切换温度传感器，包括：电流产生电路用于根据待测温度，生成测量电流；量程切换电路用于根据比特流控制信号和量程控制向量信号，对测量电流进行转换，生成转换电流；调制器电路用于对转换电流进行模数调制，生成比特流信号；计数器电路用于接收比特流信号，以根据比特流信号的占空比信息，生成二进制信号，并根据二进制信号，输出待测温度的测量结果；量程控制电路用于根据二进制信号，生成量程控制向量信号。本发明通过对大的测温量程区间进行细化拆分，搭配相应的调制器电路和量程控制电路，可以使温度传感器的量程具有自动细化切换的功能，自动寻找与当前被测温度相匹配的高精度量程，实现高精度测量。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种自适应量程切换温度传感器。

背景技术

温度传感器，尤其是片上温度传感器，因为集成度高，被广泛应用于各种芯片内部设计中，其基本工作原理是：通过三极管和运放产生与绝对温度成反比的电流和以及与绝对温度成正比的电流，将这两个电流组合运算后，再通过积分器实现对电容的充放电，充放电电压通过比较器，产生一个包含温度信息的比特流信号，其中比特流信号的占空比与温度成正比，然后经过数字域时钟同步后，输出一个可被数字信号采样量化的比特流信号。

传统的温度传感器，对前述的正比电流和反比电流进行组合时的原则是：将温度变化范围(测温量程)尽量对应到整个占空比范围，如果对应不满，则说明占空比范围利用率偏小，而量化位数是固定的，这就导致单位步进所需的精度就高，这样可能会因为失配原因而导致最终实现不了最小精度的设计要求。加之在实际设计中，为了规避工艺偏差以及采样误差，在占空比最大和最小的位置均留有一定的裕度，仅使用中间80％～90％的占空比范围，这使得精度要求变得更高，更难实现。

情况1：传统固定量程的温度传感器，比如量程为-40～125℃，在实际设计时会把这个温度范围映射到整个占空比范围，对应得到一个温度精度(称为精度1)，若将该固定量程的温度传感器应用到小温度范围的场景，比如20～50℃，由于实际占空比变化范围只会占用设计量程的约五分之一，将导致约五分之四的量程范围被浪费，且只能实现精度1的测量精度，故测量精度往往满足不了实际需求。

情况2：如果同样电压同样位数的温度传感器，设计量程改为20～50摄氏度，那么设计时会把这个相对小的温度范围映射到整个占空比范围，由于占空比范围是固定的，虽然在小的温度范围能得到一个相对更高且更容易实现的测量精度(称为精度2)，但同时也限制了这种温度传感器测量更大的温度范围。

上述两种情况针对不同的测量对象以及不同的应用，需要做不同的设计，以及进行不同批次的流片，浪费了设计的人力资源，也增加了流片成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种自适应量程切换温度传感器，提高温度传感器测温的自动化和自适应程度，降低了操作复杂度，且能够有效地提高测量精度。

本发明提供一种自适应量程切换温度传感器，包括：电流产生电路、量程切换电路、调制器电路、计数器电路和量程控制电路；电流产生电路，用于根据待测温度，生成测量电流；量程切换电路，用于根据比特流控制信号和量程控制向量信号，对测量电流进行转换，生成转换电流；调制器电路，用于对转换电流进行模数调制，生成比特流信号；计数器电路，用于接收比特流信号，以根据比特流信号的占空比信息，生成二进制信号，并根据二进制信号，输出待测温度的测量结果；量程控制电路，用于根据所述二进制信号，生成所述量程控制向量信号。

根据本发明提供的自适应量程切换温度传感器，在测量电流包括与第一电流和与第一电流相异的第二电流的情况下，量程切换电路包括：

m个并联的电流镜构成的第一电流镜组和n个并联的电流镜构成的第二电流镜组，每个所述电流镜分别通过一个独立的开关连接求和节点；所述第一电流接入至所述第一电流镜组的并联交点，所述第二电流接入至所述第二电流镜组的并联交点；所述求和节点连接所述调制器电路的输入端。