[发明专利]一种CMOS集成温度传感器电路

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS集成传感器领域，尤其涉及一种CMOS集成温度传感器电路。

背景技术

传感器是物联网发展中最基本、最底层的基础设备，对物体、环境等进行感知识别、完成信息采集的关键作用。温度传感器是最为基本的传感器类型之一，在工业生产、科研及生活领域中应用广泛，尤其应用在各类智能卡及RFID(Radio Frequency Identification，射频识别)标签中，能够精确感知所处环境温度，是一项关键技术。目前主流的各类智能卡及RFID标签均采用CMOS工艺实现，能够与CMOS工艺完全兼容的温度传感器由于各类器件的失配，无法实现对温度的精确检测。

发明内容

为实现高精度的CMOS集成温度传感器，本发明提供一种CMOS集成温度传感器电路，能够输出一与绝对温度成正比的数字信号，提供对温度的高精度检测。

本发明所述的一种CMOS集成温度传感器电路，包括正温度系数电流产生电路、电流镜、电流控制振荡器电路和计数电路。

所述正温度系数电流产生电路与外部电源连接，输出与绝对温度成正比的第一偏置电流和第二偏置电流；

所述电流镜对所述第一偏置电流和第二偏置电流进行比例复制，得到所述多路同温度系数控制电流；

所述多路同温度系数控制电流输入所述电流控制振荡器，所述电流控制振荡器输出频率与输入控制电流成正比的周期性信号；

所述计数电路对所述电流控制振荡器输出的周期性信号进行计数。

本发明能够输出与绝对温度成正比的计数值，经过换算即可得到精确的环境温度信息。

附图说明

图1为本发明CMOS集成温度传感器的原理框图

图2为本发明CMOS集成温度传感器较优选实施例的电路原理图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

图1是本发明一种CMOS集成温度传感器的结构图。如图1所示，本发明所述CMOS集成温度传感器由正温度系数电流产生电路1、电流镜电路2、电流控制振荡器3和计数电路构成。其中正温度系数电流产生电路1产生于绝对温度成正比的偏置电流，该偏置电流经电流镜电路2镜像后，得到多路与绝对温度成正比的同温度系数控制电流。将电流镜电路2产生的多路同温度系数控制电流接入电流控制振荡器电路3中，产生频率一定的周期性信号，该周期性信号频率与输入控制电流成正比，进而与绝对温度成正比。利用计数电路4对电流控制振荡器电路3输出的周期性信号进行计数，该计数值大小与绝对温度成正比，通过对计数时长进行调节，可提高温度检测的精度。

图2所示为本发明CMOS集成温度传感器较优选实施例的电路原理图。如图2所示，正温度系数电流产生电路1包括PMOS管PM1、PM2，电阻R1，PNP三极管Q1、Q2以及运算放大器U1。PNP三极管Q1、Q2的发射极均与基极相连，接到地；PNP三极管Q1集电极与运算放大器U1一端相连，同时连接PMOS管PM1漏极；电阻R1连接在PMOS管PM2漏极与PNP三极管Q2集电极之间；运算放大器U1另一端连接在电阻R1与PMOS管PM2漏极之间；PMOS管PM1、PM2均与运算放大器U1输出端相连；PMOS管PM1、PM2源极及衬底均与外部电源相连。PMOS管PM1漏极流出第一偏置电流(I1)，PMOS管PM2漏极流出第二偏置电流(I2)，所述第一偏置电流(I1)和第二偏置电流(I2)相等，并与绝对温度成正比。

图2中，电流镜电路2由PMOS管PM3、PM4、PM5构成，PMOS管PM3、PM4、PM5的栅极均与正温度系数电流产生电路1中运算放大器U1的输出端相连，PM3、PM4、PM5源极及衬底均与外部电源相连，PM3漏端输出第三偏置电流(I3)，PM4漏端输出第四偏置电流(I4)，PM5漏端输出第五偏置电流(I5)。

图2中，电流控制振荡器电路3由电流控制反相器U2、U3、U4，电容C1、C2、C3及反相器U5构成。其中电流控制反相器U2、U3、U4首尾相连，电容C1接在电流控制反相器U2输出端与地之间，电容C2接在电流控制反相器U3输出端与地之间，电容C3接在电流控制反相器U4输出端与地之间，反相器U5输入端与电流控制反相器U4输出端相连。电流控制反相器U2、U3、U4与电容C1、C2、C3构成电流控制振荡器电路，输出周期性信号频率与第三偏置电流I3，第四偏置电流I4和第五偏置电流I5成正比。反相器U5对上述周期性信号进行整形。