采用电荷平衡模数转换器的高精度CMOS温度传感器

摘要

针对传统CMOS温度传感器芯片精度低,功耗高和温度范围窄的问题,提出了一种采用电荷平衡模数转换器(ADC)的高精度CMOS温度传感器.为了避免使用高精度带隙基准源,传感器中基于寄生双极晶体管的温度感知电路分别产生与温度成正比和反比的两个电压,再用一个电荷平衡ADC对这两个电压交替量化,得到与实时温度对应的数字量;工艺波动引起的感知误差采用一个外置基准电压来校准;整个温度传感器电路采用0.18 μm CMOS工艺设计.仿真结果表明:在-40～125℃的温度范围内,传感器的测量精度可达±0.2℃,完成一次测量的时间仅为42 ms,工作电流为130 μA,芯片版图面积为0.55mm2.该温度传感器可应用在植入式医疗、射频标签和物联网等系统中实现对温度的高精度测量.