[发明专利]一种高精度温度传感器

说明书

本发明提供一种高精度温度传感器，包括模数转换器，模数转换器包括采样放大电路，采样放大电路包括第一开关电容阵列电路、电压输入端A1、电压输入端A2、电压输出端A3，第一开关电容阵列电路包括多个开关S21、多个采样电容C1，每一开关S21的第一动触点分别与电压输入端A1电连接，每一开关S21的第二动触点分别与电压输入端A2电连接，每一开关S21的静触点分别与一个采样电容C1的第一端电连接，每一采样电容C1的第二端分别与电压输出端A3电连接。本发明具有高精度、低功耗、可单点校准的特点。

技术领域

本发明涉及温度传感器领域，具体是一种高精度温度传感器。

背景技术

随着物联网时代的到来，各种可穿戴和可植入生物的医学设备开始长期用于检测人体健康，其中，应用温度传感器对人体体温进行测量，更是一项检测人体健康的重要手段。因此，人们对应用于体温测试的温度传感器测温精度的要求越来越高，例如，需要温度传感器在37℃至39℃这个温度范围内达到±0.1℃的测温精度，或者，在低于37℃和高于39℃的温度范围内达到±0.2℃的精度。

通常，高精度智能温度传感器是由传感器前端电路和模数转换器组成，其中，传感器前端电路通过晶体管例如PNP型晶体管进行测量温度，将温度信号转换为与温度信号成线性关系的电压或电流，然后将与温度信号成线性关系的电压或电流输入给模数转换器，模数转换器对输入的电压或电流进行采样，然后进行量化处理后输出离散的数字量，例如二进制编码，即温度码，所以，模数转换器量化的精度越高即温度传感器分辨率越高，量化过程中的量化误差越小，高分辨率的需求导致模数转换器的设计难度、工作量和功耗消耗越大。

现有技术中，一般采用sigma-delta模数转换器来设计高精度温度传感器，该模数转换器对表征温度的系数值μ进行量化，其中，μ的温度范围在-273℃至330℃之间，但是商用芯片工艺线各种器件模型的温度范围为-40℃至125℃，α为对ΔVBE进行放大的系数，ΔVBE为与温度成正比例线性关系的电压，VBE为与温度成反比例线性关系的电压。为了满足温度传感器在温度范围为-40℃至125℃内达到±0.1℃的测温精度，需sigma-delta模数转换器达到16位的分辨率，进一步增加了高精度温度传感器的设计难度和功耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功耗、可单点校准的高精度温度传感器。

为了实现上述的目的，本发明提供的一种高精度温度传感器包括传感器前端电路和模数转换器，传感器前端电路与模数转换器电连接，传感器前端电路包括电源电压输入端VDD、第一电流源电路、第二电流源电路、三极管Q1以及三极管Q2，电源电压输入端VDD分别与第一电流源电路以及第二电流源电路的输入端电连接，第一电流源电路的输出端与三极管Q1的发射极电连接，第二电流源电路的输出端与三极管Q2的发射极电连接，三极管Q1的基极和三极管Q2的基极接地，三极管Q1的集电极和三极管Q2的集电极接地，模数转换器包括采样放大电路和动态电容匹配模块，采样放大电路包括第一开关电容阵列电路、电压输入端A1、电压输入端A2、电压输出端A3，第一开关电容阵列电路包括多个开关S21、多个电容C1，每一开关S21的第一动触点分别与电压输入端A1电连接，每一开关S21的第二动触点分别与电压输入端A2电连接，每一开关S21的静触点分别与一个电容C1的第一端电连接，每一电容C1的第二端分别与电压输出端A3电连接，每一开关S21分别接收动态电容匹配模块输出的控制信号。

由上述可知，本实施例能够通过电容动态匹配模块根据BS输出的不同值进行判断后向采样放大电路输出不同的控制信号，分别对传感器前端电路产生的电压进行采样放大。

进一步的方案是，模数转换器还包括Σ-Δ调制器、数字滤波器，电压输出端A3和电压输出端B3分别与Σ-Δ调制器电连接，Σ-Δ调制器分别向数字滤波器和动态匹配模块输出BS值，动态匹配模块通过判断Σ-Δ调制器输出的BS值，分别向每一开关S21、S22输出控制信号，数字滤波器对Σ-Δ调制器输出的BS值进行计数得到系数值μ’。