[发明专利]一种带低温漏电补偿的MOS管温度传感器

说明书

本发明属于模拟集成电路领域，涉及集成电路中的温度传感器，具体为一种带低温漏电补偿的MOS管温度传感器。本发明利用亚阈值区工作的MOS管进行感温，减小电路的功耗；并通过设定第一MOS管M1和第二MOS管M2类型一致，且M1的宽长比远大于M2的宽长比，从而保证输出电流的量级，实现低温补偿模块补偿MOS管的低温漏电，提高了低温下的感温线性度，从而拓宽了MOS管温度传感器的感温范围。本发明电路的结构简单，降低了面积，工作温度范围大，有利于集成在芯片的功能模块内部。

技术领域

本发明属于模拟集成电路领域，涉及集成电路中的温度传感器，具体为一种带低温漏电补偿的MOS管温度传感器。

背景技术

温度作为环境变量，对电子元器件的工作状态影响很大，因此，在不同温度下，需要对系统的工作状态进行调整，如调整系统的工作电流、工作频率和电源电压。温度传感器是将温度信号转换为系统可识别的电信号，与芯片外部的温度传感器有所不同，芯片集成的温度传感器可直接获取芯片内部的温度。

传统温度传感器的体积较大，以及它的生产方式决定了不能集成在芯片中。在先进半导体工艺技术的发展下，集成电路温度传感器的性能逐步提升，以其体积小的优势，可集成在芯片内部，从而可以将芯片内部热管理进一步精细化。集成在芯片内部的温度传感器的工作温度范围与芯片设计温度一样，但随着集成电路领域的发展，芯片应用领域更广，工作温度更加宽，这对集成在芯片内部的温度传感器提出更高的要求：感温范围大，面积小，功耗低等。

集成电路温度传感器主要包括：电阻型温度传感器，双极型晶体管温度传感器，MOS管温度传感器。双极型温度传感器通常需要模数转换器和高于1V的电源电压，功耗高。电阻型温度传感器相比双极型温度传感器功耗低，但是需要更大的面积。MOS管温度传感器具有功耗低，面积小和低电源电压的优势，但是MOS管温度传感器在低温下存在漏电问题，这会导致MOS管温度传感器在低温下感温线性度变差。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决现有集成电路温度传感器在功耗、面积、低温下感温线性度的问题，本发明提供了一种带低温漏电补偿的MOS管温度传感器，在保证功耗低的前提下，提升了其在低温下的感温线性度。

一种带低温漏电补偿的MOS管温度传感器，包括：感温模块、低温补偿模块、电流减法模块和输出模块。

所述感温模块为第一MOS管M1，第一MOS管M1产生与温度相关的电流信号I₁。

所述低温补偿模块为第二MOS管M2，第二MOS管M2产生与温度相关的电流信号I₂。其中，第一MOS管M1和第二MOS管M2类型一致，且第一MOS管M1的宽长比远大于第二MOS管M2的宽长比，使得电流信号I₁和电流信号I₂不同。

所述电流减法模块包括第一电流镜和第二电流镜，第一电流镜由第三MOS管M3和第四MOS管M4构成，复制第一MOS管M1产生的电流信号I₁；第二电流镜由第五MOS管M5和第六MOS管M6构成，复制第二MOS管M2产生的电流信号I₂。通过第一电流镜和第二电流镜2个结构将电流信号I₁和电流信号I₂相减后，并从第三MOS管M3的漏极输出。

所述感温模块、低温补偿模块和电流减法模块的所有MOS管均工作在亚阈值区。

所述输出模块包括电流频率转换器和频率比值量化器。

电流频率转换器的输入端接第三MOS管M3的漏极，接收M3输出的电流信号，并产生频率信号输出到频率比值量化器；

频率比值量化器的输入端分别接收电流频率转换器输入的频率信号，和外接参考时钟信号输入的频率信号，并计算产生这两个频率信号的比值信号，该比值信号即为整个带低温漏电补偿的MOS管温度传感器的输出信号。