[发明专利]温度传感器电路

说明书

本申请涉及集成电路技术领域，公开了温度传感器电路。在一个实施例中，温度传感器电路包括温度感应模块、电流生成器、流控振荡器和计数器。所述温度感应模块对温度变化敏感，所述电流生成器根据所述温度感应模块感应的温度分别生成与温度正相关的正温系数电流和与温度负相关的负温系数电流，所述流控振荡器分别根据所述正温系数电流和所述负温系数电流进行振荡并输出正温系数振荡信号和负温系数振荡信号，所述计数器接收时钟信号并分别计算相同个数的时钟信号周期内所述负温系数振荡信号的第一周期累积数和所述正温系数振荡信号的第二周期累积数，基于所述第一周期累积数和所述第二周期累积数获取温度值。

技术领域

本发明一般涉及集成电路技术领域，特别涉及一种温度传感器电路。

背景技术

系统级芯片(system on a chip，SoC)是一种集成电路芯片，包括中央处理器(central processing unit，CPU)和图像处理器(graphics processing unit，GPU)等芯片。SoC芯片上的温度越高，SoC芯片的处理性能越差，温度超出一定门限值时，SoC芯片可能会失效导致无法正常工作。在SoC芯片上设置有温度传感器对其芯片内部的温度进行测量，以便调整SoC芯片内子系统的工作频率，保证SoC芯片的性能。

随着半导体工艺的演进，芯片的尺寸减小，晶体管的数量增加，单位功率密度同样不断增加，导致芯片的自升温现象愈发显著。上述现象在鳍式场效应管(FinFet)工艺和绝缘衬底硅(SOI)工艺中由为突出，严重影响了芯片在高负载工作状态下的稳定性。因此现代SoC上需要高速度、中等精度的片上温度检测，以动态调节系统工作电压与频率，寻求高性能与高稳定性之间的最佳平衡点。除了上述高速度、中等精度的特点之外，现代SoC上的理想温度传感器还应具备低功耗，小面积的特点。低功耗的温度传感器本身不会使芯片的局部显著升温，引入测量误差；小面积的温度传感器可以被重复部署在大规模、复杂SoC的不同功能区域中，以实现更加细致的性能、稳定性平衡。

在SoC芯片内部设置的温度传感器一般使用双极结型晶体管(bipolar junctiontransistor，BJT)、电流生成器、电荷泵和比较器等。温度传感器内部生成一个随温度正向变化的电流信号和一个随温度负向变化的电流信号，通过电荷泵分别将两个电流信号对电容进行周期性的充放电，比较器对电容的电压进行比较，根据电容充放电周期进行计算最终获得温度值。传统的方案一方面转换时间较长，另一方面电荷泵中的晶体管从不工作状态下切换到工作状态下沟道需要消耗载流子，造成正向和负向变化的电流信号之间的失配，降低了测量精度。

发明内容

本申请的目的在于提供一种温度传感器电路，缩短转换时间，为现代SoC提供了额外的灵活性。

本申请的一个实施例中提供了一种温度传感器电路，包括：

温度感应模块，所述温度感应模块对温度变化敏感；

电流生成器，所述电流生成器根据所述温度感应模块感应的温度分别生成与温度正相关的正温系数电流和与温度负相关的负温系数电流；

流控振荡器，所述流控振荡器分别根据所述正温系数电流和所述负温系数电流进行振荡并输出正温系数振荡信号和负温系数振荡信号；和

计数器，所述计数器接收时钟信号并分别计算相同个数的时钟信号周期内所述负温系数振荡信号的第一周期累积数和所述正温系数振荡信号的第二周期累积数，基于所述第一周期累积数和所述第二周期累积数获取温度值。

在一个优选例中，所述温度感应模块包括至少两个三极管、及第一和第二电阻，所述至少两个三极管中的一个三极管连接第一节点，剩余的三极管连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第二节点，所述第二电阻的一端连接第三节点，另一端连接地端。