一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法

摘要

本发明公开一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法，属于集成电路设计领域。带隙基准模块产生带隙基准电压VBG并输入到PTAT电流源及参考电流源；PTAT电流源产生正温度系数电流IPTAT；参考电流源产生电流IR；镜像电流源由N个从参考电流源镜像而来的比例电流IN、IN‑1、……、I1组成，并分别由开关SN、SN‑1、……、S1控制其打开或闭合，镜像电流源流出的总电流为IM；电流比较器对电流IM+IPTAT与电流IR进行比较，并输出比较结果；逐次逼近寄存器共N位，当所有开关的状态被确认后，可认为此时IM+IPTAT＝IR，此时逐次逼近寄存器输出对应的十进制CODE值可用作表示当前的IPTAT/IR，由于IPTAT/IR包含固定的温度系数，根据两次测量得到的CODE差值即可得到两次测量的温度差。

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，特别涉及一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法，属于SoC的技术领域。

背景技术

随着集成电路的快速发展，电路的规模及功耗越来越大；同时电路系统所处的工作环境温度范围也较为广泛；此外，部分电路还需要跟踪温度变化实现温度补偿或热管理，基于以上监控芯片内核的温度变化变得尤为重要，因此易于集成的CMOS温度传感器得到了广泛的应用。

传统的CMOS温度传感器电路设计通常先将温度转换为模拟信号，再通过高精度模数转换器电路得到数字信号。温度传感器的结构较复杂、功耗及面积较大，然而对大部分SoC芯片而言，温度传感器模块仅需对内核的温度进行监控并保障主体电路的良好运行。

温度传感器的精度要求并不高，设计高精度的温度传感器反而带来了设计复杂性和成本问题，因此折中设计一种相对低精度、低成本的CMOS温度传感器可以为许多中低精度的温度感知场景带来便利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法，以解决现有温度传感器成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路，包括：

带隙基准模块，用于带隙基准电压V

PTAT电流源，用于产生正温度系数电流I

参考电流源，通过带隙基准电压V

镜像电流源，由N个从参考电流源镜像而来的比例电流I

电流比较器，对电流I

逐次逼近寄存器，逐次确定开关S

可选的，所述带隙基准模块通过将三极管的负温度系数电压V

可选的，所述PTAT电流源通过将带隙基准电压V

可选的，所述参考电流I

本发明还提供了一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路的工作方法，包括：

步骤1、在镜像电流源中将开关S

步骤2、电流比较器对比I

步骤3、逐次逼近寄存器根据电流比较器的输出确定开关S

步骤4、保持开关S

步骤5、保持S

步骤6、当SoC电路的温度发生变化时，重复步骤1-步骤5，并记录此时CODE值，计算CODE

步骤7、根据CODE

在本发明提供的应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法中，CMOS温度传感器电路包括带隙基准模块、PTAT电流源、参考电流源、镜像电流源、电流比较器及逐次逼近寄存器。带隙基准模块产生带隙基准电压V

附图说明

图1是本发明提供的应用于SoC的CMOS温度传感器电路结构示意图；

图2是本发明提供的PTAT电流源结构示意图；

图3是本发明提供的参考电流源结构示意图；

图4是本发明提供的镜像电流源结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路及其工作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

本发明提供了一种应用于SoC的CMOS温度传感器电路，能够以N位数字码表示SoC内核的温度，其整体示意图如图1所示，CMOS温度传感器电路包括带隙基准模块11、PTAT电流源12、参考电流源13、镜像电流源14、电流比较器15和逐次逼近寄存器16。

所述带隙基准模块11产生温度系数良好的带隙基准电压V

所述应用于SoC的CMOS温度传感器电路中，由于I

进一步的，所述应用于SoC的CMOS温度传感器电路中，开关S

具体的：

而当所有开关的状态被确认后，可认为I

当SoC电路的温度发生变化时，重复所述步骤1-步骤5，当所有开关的状态被确认后，得到此时累加器输出CODE

从而

所述CMOS温度传感器可以根据两次测量的CODE变化换算出温度变化，由于有限的位数N将导致量化误差，为了保证CMOS温度传感器的精度，N需尽量取较大的值，如N＝7，8...；理论上，N的值越大，CMOS温度传感器的精度越高。

可在芯片处于低功耗或关断模式下记录此时的CODE

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。