[发明专利]一种基于RC振荡器的片上温度传感器

摘要

本发明公开了一种基于RC振荡器的片上温度传感器，包括RC振荡器、计数器、CPU和存储器，其中，RC振荡器用于产生一输出频率随温度变化的时钟信号；计数器用于在一定闸门时间内计数时钟信号的脉冲个数并计算出RC振荡器的输出时钟信号的频率；存储器用于预先存储频率‑温度的查找表；CPU用于根据获取的时钟信号频率通过查表法得到当前时钟信号频率对应的温度值。与现有技术相比较，利用RC振荡器工作的温度特性，将温度的变化反映到振荡器输出时钟频率的变化，CPU通过读取频率计数值，就可以得到当前芯片内核的温度，从而无需额外在芯片中设置温度传感器，大大降低了温度传感器所占用的芯片面积，同时能够满足各种时钟控制的应用需求。

主权项

1.一种基于RC振荡器的片上温度传感器，其特征在于，包括RC振荡器、计数器、CPU和存储器，其中，所述RC振荡器用于产生一输出频率随温度变化的时钟信号；所述计数器用于在一定闸门时间内计数时钟信号的脉冲个数并计算出所述RC振荡器的输出时钟信号的频率；所述存储器用于预先存储频率‑温度的查找表；所述CPU用于根据获取的时钟信号频率通过查表法得到当前时钟信号频率对应的温度值；所述RC振荡器包括运算放大器AMP1、电阻控制单元、第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第五NMOS管NM5、第一PMOS管PM1、第二PMOS管PM2、第三PMOS管PM3、第四PMOS管PM4、第五PMOS管PM5、第六PMOS管PM6、第一非门NG1、第二非门NG2、第三非门NG3、第四非门NG4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和RS触发器，其中，所述运算放大器AMP1的正向输入端与基准电压Vref端相连接，所述运算放大器AMP1的反向输入端与所述第一NMOS管NM1的源极和电阻控制单元的res连接端相连接，所述运算放大器AMP1的VOUT输出端与所述第一NMOS管NM1的栅极相连接，所述第一NMOS管NM1的漏极与所述第一PMOS管PM1的漏极及栅极、所述第二PMOS管PM2的栅极、所述第三PMOS管PM3的栅极、所述第四PMOS管PM4的栅极和所述第三电容C3的一端相连接，并作为偏置biasp端为所述运算放大器AMP1提供偏置电流源；所述第一PMOS管PM1的源极、第二PMOS管PM2的源极、第三PMOS管PM3的源极、第四PMOS管PM4的源极和所述第三电容C3的另一端共同与电源输入VDD端相连接；所述第二PMOS管PM2的漏极与所述第二NMOS管NM2的漏极和所述第一非门NG1的输入端相连接，所述第一非门NG1的输出端与所述第三NMOS管NM3的栅极和所述RS触发器的输入S端相连接；所述第三PMOS管PM3的漏极与所述第五PMOS管PM5的源极和所述第六PMOS管PM6的源极相连接，所述第五PMOS管PM5的漏极与所述第二NMOS管NM2的栅极、第三NMOS管NM3的漏极和所述第一电容C1的一端相连接，所述第六PMOS管PM6的漏极与所述第四NMOS管NM4的漏极、第五NMOS管NM5的栅极和第二电容C2的一端相连接；所述第四PMOS管PM4的漏极与所述第二非门NG2的输入端和第五NMOS管NM5的漏极，所述第二非门NG2的输出端与所述第四NMOS管NM4的栅极和所述RS触发器的输入R端相连接，所述RS触发器的输出Q1端与所述第五PMOS管PM5的栅极和所述第三非门NG3的输入端相连接，所述第三非门NG3的输出端与所述第六PMOS管PM6的栅极相连接，所述RS触发器的输出Q2端与所述第四非门NG4的输入端相连接，所述第四非门NG4的输出端作为所述RC振荡器输出OUT端，所述第二NMOS管NM2的源极、第三NMOS管NM3的源极、第四NMOS管NM4的源极、第五NMOS管NM5的源极、所述第一电容C1的另一端、所述第二电容C2的另一端共同与GND端相连接；所述电阻控制单元具有温度特性，其阻值呈现稳定的温度系数；所述电阻控制单元包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第十五NMOS管NM15、第十六NMOS管NM16和第十七NMOS管NM17，其中，所述第四电阻R4的一端作为res连接端，所述第四电阻R4的另一端与所述第十七NMOS管NM17的源极和所述第三电阻R3的一端相连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第十七NMOS管NM17的漏极、第十六NMOS管NM16的源极和所述第二电阻R2的一端相连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第十六NMOS管NM16的漏极、第十五NMOS管NM15的源极和所述第一电阻R1的一端相连接，所述第一电阻R1的另一端和所述第十五NMOS管NM15的漏极共同与GND端相连接；所述第十五NMOS管NM15的栅极与第一频率控制信号freq1端相连接，所述第十六NMOS管NM16的栅极与第二频率控制信号freq2端相连接，所述第十七NMOS管NM17的栅极与第三频率控制信号freq3端相连接；所述第一频率控制信号freq1端、所述第二频率控制信号freq2端和所述第三频率控制信号freq3端均与所述CPU相连接。