本公開涉及溫度傳感器，更具體地，涉及基于嵌入式循環(huán)計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的溫度傳感器電路。

背景技術(shù)：

1、集成式高性能溫度傳感器在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中扮演著重要角色，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備、汽車電子、智能家居等領(lǐng)域。這類傳感器不僅需要具備高精度和高分辨率，還必須滿足低功耗的要求，以便在電池供電設(shè)備中長時間可靠運行。

2、溫度傳感器的核心是能夠準確表征溫度變化的感溫結(jié)構(gòu)。在集成式溫度傳感器中，通常采用雙極型晶體管的基極-發(fā)射極電壓（vbe）來表征溫度。并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（analog-to-digital?converter，簡稱adc）用于將感溫結(jié)構(gòu)輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為便于控制系統(tǒng)識別的數(shù)字信號。

3、然而，現(xiàn)有的感溫結(jié)構(gòu)中，在不同偏置電流下，兩個晶體管的基極-發(fā)射極電壓之差（）的系數(shù)較小，使得表征溫度的電壓信號的動態(tài)范圍較窄，嚴重影響分辨率的提升。另一方面，溫度傳感器內(nèi)部集成的嵌入式adc采用的單一的積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（sigma-delta?analog-to-digital?converter，簡稱σ-δadc）或逐次逼近寄存器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（successive?approximation?register?analog-to-digital?converter，簡稱為sar?adc）難以實現(xiàn)低功耗、高精度、快速轉(zhuǎn)換等特點的兼顧，直接影響了溫度傳感器的性能表現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提供了基于嵌入式循環(huán)計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的溫度傳感器電路。

2、本公開提供了一種基于嵌入式循環(huán)計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的溫度傳感器電路，包括感溫結(jié)構(gòu)：感溫結(jié)構(gòu)包括：偏置電路，用于產(chǎn)生第一偏置電流；第一電流鏡，第一電流鏡的輸入端與偏置電路的輸出端連接，用于按第一預設(shè)比例鏡像第一偏置電流得到第二偏置電流；第二電流鏡，第二電流鏡的輸入端與第一電流鏡的輸出端連接，用于按第二預設(shè)比例鏡像第二偏置電流得到第三偏置電流；以及數(shù)字誤差校正裝置，數(shù)字誤差校正裝置第一端與第二電流鏡的輸出端連接，用于將第三偏置電流按第三預設(shè)比例進行分流得到第四偏置電流和第五偏置電流。

3、根據(jù)本公開的實施例，感溫結(jié)構(gòu)還包括：第一晶體管，第一晶體管的基極和底電極與第一電流鏡的第三端連接，用于接收第二偏置電流以計算第一晶體管基極-發(fā)射極的電壓；第二晶體管，第二晶體管的基極和底電極與數(shù)字誤差校正裝置第二端連接，第二晶體管的發(fā)射極與第一晶體管的發(fā)射極連接并接地，用于接收第四偏置電流以計算第二晶體管基極-發(fā)射極的電壓；以及第三晶體管，第三晶體管的基極和底電極與數(shù)字誤差校正裝置第三端連接，第三晶體管的發(fā)射極與第一晶體管的發(fā)射極、第二晶體管的發(fā)射極連接并接地，用于接收第五偏置電流以計算第三晶體管基極-發(fā)射極的電壓，并根據(jù)第二晶體管基極-發(fā)射極的電壓計算第二晶體管與第三晶體管的基極-發(fā)射極的電壓之差。

4、根據(jù)本公開的實施例，偏置電路包括：第一場效應(yīng)晶體管；第二場效應(yīng)晶體管，第二場效應(yīng)晶體管與第一場效應(yīng)晶體管共柵極和共源極以產(chǎn)生第一偏置電流；第四晶體管，第四晶體管的基極和底電極與第一場效應(yīng)管的漏極連接；第五晶體管，第五晶體管的發(fā)射極與第四晶體管的發(fā)射極連接并接地；電阻，電阻的一端與第五晶體管的基極和底電極連接，電阻的另一端與第二場效應(yīng)晶體管的漏極連接，用于調(diào)控第一偏置電流；以及放大器，放大器第一端與電阻的另一端連接，放大器的第二端與第四晶體管的基極連接，放大器的第三端與第一場效應(yīng)晶體管的柵極連接。

5、根據(jù)本公開的實施例，第一電流鏡包括：第三場效應(yīng)晶體管，第三場效應(yīng)晶體管與第二場效應(yīng)晶體管共源極以接收第一偏置電流，第三場效應(yīng)晶體管的柵極與第二晶體管的漏極連接，第三場效應(yīng)晶體管的漏極用于輸出第二偏置電流，并使第二偏置電流輸出至第二晶體管的基極；

6、第二電流鏡包括：多個共源極的場效應(yīng)晶體管平行陣列；

7、場效應(yīng)晶體管平行陣列中的第一個場效應(yīng)晶體管與第三場效應(yīng)晶體管共源極以接收第二偏置電流，第一個場效應(yīng)晶體管的柵極與第三場效應(yīng)晶體管的漏極連接，第一個場效應(yīng)晶體管的漏極與數(shù)字誤差校正裝置的第一端連接，場效應(yīng)晶體管平行陣列中的每一個場效應(yīng)晶體管的漏極用于輸出第三偏置電流。

8、根據(jù)本公開的實施例，還包括：嵌入式擴展計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，設(shè)置與感溫結(jié)構(gòu)的一端連接，用于接收第一晶體管的基極-發(fā)射極電壓和第二晶體管與第三晶體管的基極-發(fā)射極的電壓之差并進行轉(zhuǎn)換輸出比特流；嵌入式擴展計數(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括：第一電壓輸入端，用以輸入第一晶體管的基極-發(fā)射極電壓；第二電壓輸入端，用以輸入第二晶體管與第三晶體管的基極-發(fā)射極的電壓之差；控制邏輯模塊，控制邏輯模塊的第一端分別與第一電壓的輸入端的一端以及第二電壓輸入端的一端連接，用以控制采樣狀態(tài)；第一積分電容結(jié)構(gòu)，第一積分電容結(jié)構(gòu)的輸入端與第一電壓輸入端的另一端連接；第二積分電容結(jié)構(gòu)，第二積分電容結(jié)構(gòu)的輸入端與控制邏輯模塊的第二端連接；第三積分電容結(jié)構(gòu)，第三積分電容結(jié)構(gòu)的輸入端與第二電壓輸入端的另一端連接；第四積分電容結(jié)構(gòu)，第四積分電容結(jié)構(gòu)的輸入端與第二電壓輸入端的一端連接；積分器，積分器的第一端與第一積分電容結(jié)構(gòu)的輸出端以及第三積分電容結(jié)構(gòu)的輸出端連接，積分器的第二端與第二積分電容結(jié)構(gòu)的輸出端以及第四積分電容結(jié)構(gòu)的輸出端連接；比較器，比較器的兩個輸入端分別與積分器的第三端和第四端連接，比較器的輸出端用于輸出比特流；第一反饋電容結(jié)構(gòu)，第一反饋電容結(jié)構(gòu)的一端與積分器的第一端連接，用以控制積分器和比較器的工作狀態(tài)；以及第二反饋電容結(jié)構(gòu)，第二反饋電容結(jié)構(gòu)的一端與積分器的第二端連接，用以控制積分器和比較器的工作狀態(tài)。

9、根據(jù)本公開的實施例，第一積分電容結(jié)構(gòu)包括：第一積分電容cs1、第一積分電容cs2和第一積分電容cs3，第一積分電容cs1的第一端、第一積分電容cs2的第一端和第一積分電容cs3的第一端均與積分器的第一端連接，用于存儲積分器的積分；兩個第一開關(guān)，兩個第一開關(guān)的一端均與第一電壓輸入端的另一端連接，兩個第一開關(guān)的另一端分別與第一積分電容cs1的第二端、第一積分電容cs2的第二端連接；第二開關(guān)，第二開關(guān)的兩端分別與第一電壓輸入端的另一端以及第一積分電容cs3的第二端連接；其中，第一開關(guān)通過比特流與乘以2的取反值相乘后的取值控制開關(guān)；第二開關(guān)通過乘以2的取反值控制開關(guān)。

10、根據(jù)本公開的實施例，第二積分電容結(jié)構(gòu)包括：第二積分電容cs4、第二積分電容cs5和第二積分電容cs6，第二積分電容cs4的第一端、第二積分電容cs5的第一端和第二積分電容cs6的第一端均與積分器的第二端連接，用于存儲積分器的積分；兩個第三開關(guān)，兩個第三開關(guān)的一端均與控制邏輯模塊的第二端連接，兩個第三開關(guān)的另一端分別與第二積分電容cs5的第二端、第二積分電容cs6的第二端連接；第四開關(guān)，第四開關(guān)的兩端分別與控制邏輯模塊的第二端以及第二積分電容cs4的第二端連接；其中，第三開關(guān)通過比特流與乘以2的取反值相乘后的取值控制開關(guān)；第四開關(guān)通過乘以2的取反值控制開關(guān)。

11、根據(jù)本公開的實施例，第三積分電容結(jié)構(gòu)包括：第三積分電容αcs1、第三積分電容αcs2和第三積分電容αcs3，第三積分電容αcs1的第一端、第三積分電容αcs2的第一端和第三積分電容αcs3的第一端均與積分器的第一端連接，用于存儲積分器的積分；兩個第五開關(guān)，兩個第五開關(guān)的一端均與第二電壓輸入端的另一端連接，兩個第五開關(guān)的另一端分別與第三積分電容αcs1的第二端、第三積分電容αcs2的第二端連接；第六開關(guān)，第六開關(guān)的兩端分別與第二電壓輸入端的另一端以及第三積分電容αcs3的第二端連接；其中，第五開關(guān)通過比特流的取反值與乘以2的取反值相乘后的取值控制開關(guān)；第六開關(guān)通過乘以2的取反值控制開關(guān)。

12、根據(jù)本公開的實施例，第四積分電容結(jié)構(gòu)包括：第四積分電容αcs4、第四積分電容αcs5和第四積分電容αcs6，第四積分電容αcs4的第一端、第四積分電容αcs5的第一端和第四積分電容αcs6的第一端均與積分器的第二端連接，用于存儲積分器的積分；兩個第七開關(guān)，兩個第七開關(guān)的一端均與第二電壓輸入端的一端連接，兩個第七開關(guān)的另一端分別與第四積分電容αcs5的第二端、第四積分電容αcs6的第二端連接；第八開關(guān)，第八開關(guān)的兩端分別與第二電壓輸入端的一端以及第四積分電容αcs4的第二端連接；其中，第七開關(guān)通過比特流的取反值與乘以2的取反值相乘后的取值控制開關(guān)；第八開關(guān)通過乘以2的取反值控制開關(guān)。

13、根據(jù)本公開的實施例，第一反饋電容結(jié)構(gòu)包括：第一積分開關(guān)，第一積分開關(guān)的一端與積分器的第一端連接，用于控制積分器的積分相位；第一反饋電容，第一反饋電容的兩端分別與第一積分開關(guān)的另一端以及積分器的第三端連接；第一復位開關(guān)，第一復位開關(guān)的兩端分別與第一反饋電容的兩端連接，用于復位第一反饋電容；第一采樣開關(guān)，第一采樣開關(guān)的兩端與積分器的第一端和第三端連接，用于控制積分器的采樣相位；第一乘以2開關(guān)，第一乘以2開關(guān)的一端與積分器的第一端連接；第二反饋電容，第二反饋電容的兩端分別與第一乘以2開關(guān)的另一端以及積分器的第四端連接；

14、第二反饋電容結(jié)構(gòu)包括：第二積分開關(guān)，第二積分開關(guān)的一端與積分器的第二端連接，用于控制積分器的積分相位；第三反饋電容，第三反饋電容的兩端分別與第二積分開關(guān)的另一端以及積分器的第四端連接；第二復位開關(guān)，第二復位開關(guān)的兩端分別與第三反饋電容的兩端連接，用于復位第三反饋電容；第二采樣開關(guān)，第二采樣開關(guān)的兩端與積分器的第二段和第四端連接，用于控制積分器的采樣相位；第二乘以2開關(guān)，第二乘以2開關(guān)的一端與積分器的第二端連接；第四反饋電容，第四反饋電容的兩端分別與第二乘以2開關(guān)的另一端以及積分器的第三端連接。

15、根據(jù)本公開的實施例，因為在感溫結(jié)構(gòu)中采用了電流鏡的設(shè)計結(jié)構(gòu)，通過將第一電流鏡與第二電流鏡結(jié)合，有效提高了電壓信號的動態(tài)范圍，進而提高了分辨率。

16、根據(jù)本公開的實施例，因為采用了混合結(jié)構(gòu)的adc，同時將σ-δadc和sar?adc進行結(jié)合，復用部分電路，在低電路成本條件下獲得了較高的轉(zhuǎn)換分辨率，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、功耗低、精度高的集成溫度傳感器。