用于具有在兩個(gè)溫度處的調(diào)整能力的溫度傳感器的參考電壓生成器的制造方法
【專利摘要】溫度傳感器電路，具有可在兩個(gè)溫度處調(diào)整的參考電壓生成器以用于增加的準(zhǔn)確性。參考電壓產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生參考電壓，該參考電壓的電平是可調(diào)整的。分壓器區(qū)被連接以從所述參考電壓產(chǎn)生區(qū)接收所述參考電壓并且產(chǎn)生由參考電壓和可調(diào)整的電阻確定的多個(gè)比較電壓電平。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以然后被連接到依賴溫度的電壓區(qū)以接收依賴溫度的輸出電壓——諸如絕對(duì)溫度型的(PTAT)表現(xiàn)成正比，并且連接到所述分壓器區(qū)以接收所述比較電壓電平。所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器基于所述依賴溫度的輸出電壓與所述比較電壓電平的比較產(chǎn)生表示溫度的輸出。
【專利說(shuō)明】用于具有在兩個(gè)溫度處的調(diào)整能力的溫度傳感器的參考電壓
?I 1、□□
生成裔
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明一般地涉及溫度傳感器電路，并且更具體地涉及這樣的電路的調(diào)整。
【背景技術(shù)】
[0002]溫度傳感器電路可以在使用溫度值或碼來(lái)調(diào)節(jié)其操作的裝置上被用作外圍電路。例如，非易失性存儲(chǔ)器電路上的偏置電平取決于溫度而變化。(例如，來(lái)自溫度傳感器或數(shù)字溫度計(jì)的溫度值——諸如在美國(guó)專利號(hào)7，889，575或8，228，739中描述的——被用于在非易失性存儲(chǔ)器電路上偏置電路。)為了準(zhǔn)確的操作，來(lái)自這樣的溫度傳感器的溫度碼應(yīng)該準(zhǔn)確。實(shí)踐中，這樣的溫度傳感器由于制造中的誤差而在其輸出上不準(zhǔn)確。因此，需要一些種類的校準(zhǔn)以便于校正輸出(溫度碼)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在第一組方面中，溫度傳感器電路包括，依賴溫度的電壓區(qū)、參考電壓產(chǎn)生區(qū)、分壓器區(qū)和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。依賴溫度的電壓區(qū)提供具有對(duì)溫度的線性型依賴性的輸出電壓。參考電壓產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生參考電壓，其中所述參考電壓的電平是可調(diào)整的。分壓器區(qū)被連接以從所述參考電壓產(chǎn)生區(qū)接收所述參考電壓并且從其產(chǎn)生多個(gè)比較電壓電平，該多個(gè)比較電壓電平具有由所述參考電壓確定的第一電平以及取決于第一可調(diào)整的電阻的第二電平，所述第二電平低于所述第一電平。模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器被連接到依賴溫度的電壓區(qū)以接收依賴溫度的輸出電壓，并且連接到所述分壓器區(qū)以接收所述比較電壓電平。所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器基于所述依賴溫度的輸出電壓與所述比較電壓電平的比較產(chǎn)生表示溫度的輸出。
[0004]其它發(fā)明涉及一種操作溫度傳感器電路的方法。溫度傳感器電路包括:依賴溫度的電壓區(qū)，提供依賴溫度的輸出電壓;參考電壓產(chǎn)生區(qū)，產(chǎn)生參考電壓;分壓器區(qū)，連接以從所述參考電壓產(chǎn)生區(qū)接收所述參考電壓并且從其產(chǎn)生多個(gè)比較電壓電平；以及模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，連接以接收依賴溫度的輸出電壓和比較電壓電平并且從其產(chǎn)生指示溫度的輸出。該方法包括，基于指示所述溫度的輸出在第一溫度處調(diào)整所述參考電壓的電平；以及基于指示所述溫度的輸出在第二溫度處調(diào)整所述分壓器區(qū)中的可變的電阻，其中所述第一溫度不同于所述第二溫度。
[0005]本發(fā)明的各個(gè)方面、優(yōu)點(diǎn)、特征和實(shí)施例被包括在其示例性示例的下述說(shuō)明中，所述說(shuō)明應(yīng)結(jié)合附圖。這里所引用的所有的專利、專利申請(qǐng)、文章、其它公開(kāi)物、文件和事物用于所有的目的將其整體通過(guò)引用結(jié)合于此。在任何所結(jié)合的公開(kāi)物、文件和事物之間的定義或所使用的術(shù)語(yǔ)中的任何不一致和矛盾中，本申請(qǐng)的那些應(yīng)占優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1示出了溫度傳感器電路的示例。
[0007]圖2示出了期望的溫度傳感器表現(xiàn)。
[0008]圖3是可調(diào)整的參考電壓產(chǎn)生元件的示例。
[0009]圖4和5示出了用于諸如在圖3中示出的電路的調(diào)整過(guò)程。
[0010]圖6是產(chǎn)生參考電壓的電路的示例性實(shí)施例
[0011]圖7-10示出了用于示例性實(shí)施例的示例性調(diào)整過(guò)程。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下考慮來(lái)自溫度傳感器的溫度碼誤差以及這樣的傳感器的調(diào)整。溫度傳感器電路的示例一一諸如圖1中所示一一可以使用帶隙參考電壓生成器區(qū)101、參考電壓生成器區(qū)103、模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 105構(gòu)建，其中該帶隙參考電壓生成器區(qū)101產(chǎn)生與絕對(duì)溫度(PTAT)成正比的電壓VPTAT;該參考電壓生成器區(qū)103產(chǎn)生電壓VREF，該電壓VREF是獨(dú)立于溫度的參考電壓;并且該模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 105比較VPTAT電壓和VREF電壓以在各個(gè)溫度處產(chǎn)生數(shù)字輸出(溫度碼)C=VREF電壓的數(shù)量取決于ADC的位的數(shù)量(在該示例中為5)，并且每個(gè)VREF電壓對(duì)應(yīng)于每一個(gè)溫度水平，如圖2中所示。
[0013]圖2示出了溫度傳感器電路的期望的類型的表現(xiàn)。在該示例中，VPTAT線性地上升到-40C到I1C的范圍之上。在該示例中，水平的線對(duì)應(yīng)于5位的參考值VREF〈31: 0>，使得參考值的每一階在大約5攝氏度左右。這里用于85C的VREF值——其是普通的參考值——由更深的線標(biāo)記。
[0014]如所示，圖2對(duì)應(yīng)于期望的或理想的表現(xiàn)。實(shí)踐中，溫度傳感器由于制造的誤差而在數(shù)字輸出上具有不準(zhǔn)確性。由于此，期望一些種類的校準(zhǔn)以便于校正數(shù)字輸出(溫度碼)。在一個(gè)設(shè)計(jì)中，VREF電壓生成器具有調(diào)節(jié)VREF電壓使得數(shù)字輸出被校正為在某個(gè)溫度處的期望的溫度碼的能力。這可以通過(guò)如圖3中所示的調(diào)節(jié)電阻器301完成。
[0015]例如，圖4示出了對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓不匹配在85C處的VPTAT電壓的情況。為了使傳感器準(zhǔn)確，對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓可以通過(guò)在圖3的分壓器的底部的調(diào)節(jié)電阻器301被調(diào)節(jié)以匹配在85C處的VPTAT電壓。通過(guò)以此方式調(diào)整分壓器，對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓可以匹配在85C處的VPTAT值;但是，這也將通過(guò)該調(diào)節(jié)而移位對(duì)應(yīng)于其它溫度的所有的VREF電壓，如圖5中所示。因此，離開(kāi)調(diào)整溫度，VPTAT曲線可能被移位出VREF范圍，如圖5中所示的在-40C處。(盡管這里的討論參考在85C處的匹配，例如，由于在示例中的溫度碼的階在5C的量級(jí)上，在85C的溫度碼輸出的情況中，更加精確的描述是VPTAT電壓在等于在82.5C處的VPTAT電壓的VREF電壓以及等于在87.5C處的VPTAT電壓的另一 VREF電壓之間。)
[0016]為了幫助克服該限制，用于VREF生成器的示例性實(shí)施例可以包括兩個(gè)部分，如圖6中所示，并且具有在兩個(gè)不同的溫度處調(diào)節(jié)VREF電壓的能力。可調(diào)整的參考電壓生成器區(qū)產(chǎn)生VMAXTR頂電壓，該VMAXTR頂電壓是用于分壓器的輸入信號(hào)并且是被用于對(duì)應(yīng)于在該示例中的85攝氏度的高調(diào)整水平的參考電壓。在該可調(diào)整的參考電壓生成器中，輸出VMAXTR頂取自PMOS晶體管611以及在電源電平和接地之間串聯(lián)連接的可調(diào)整的電阻之間的節(jié)點(diǎn)。(應(yīng)注意的是，VMAXTRIM被用于高于諸如對(duì)應(yīng)于在該示例中的85C的所使用的調(diào)整電平，VMAXTR頂不是或者不必要一定對(duì)應(yīng)于傳感器的最高的溫度。)這里，可調(diào)整的電阻由可調(diào)整的部分613與固定的部分615串聯(lián)形成。PMOS 611的柵極由運(yùn)算放大器601的輸出控制。運(yùn)算放大器的一個(gè)輸入是參考電平，這里是BGR，并且被認(rèn)為基本上是獨(dú)立于溫度的，并且另一個(gè)輸入取自可調(diào)整的電阻613和固定的電阻615之間的節(jié)點(diǎn)并且反映輸出參考電壓VMAXTRM?？勺兊碾娮?13可以然后被調(diào)整為將VMAXTRIM電壓設(shè)置為對(duì)應(yīng)于更高的調(diào)整電平。圖6的示例示出了運(yùn)算放大器和輸出鏈(PMOS 611、電阻613和615)的特定的實(shí)現(xiàn)方式，但是可以使用其它實(shí)現(xiàn)方式。
[0017]在圖6的右邊，分壓器區(qū)供應(yīng)對(duì)應(yīng)于用于溫度值的VREF值的參考電壓并且使用VMAXTR頂電壓作為參考電壓。如在圖1或3中，示例性實(shí)施例再次基于5位閃速A到D轉(zhuǎn)換器，并且參考電壓VREF〈0>到VREF〈31>來(lái)自電阻器鏈中的節(jié)點(diǎn)，其中該電阻器鏈形成在PMOS631以及由可調(diào)整的區(qū)最小溫度調(diào)整電阻637和固定的電阻639形成的電阻之間。PMOS 631的柵極現(xiàn)在由運(yùn)算放大器621的輸出設(shè)置，該運(yùn)算放大器621具有其一個(gè)輸入連接以接收VMAXTR頂并且具有其另一個(gè)輸入連接到節(jié)點(diǎn)以用于對(duì)應(yīng)于高調(diào)整值(在該示例中的85C)的電阻器鏈的VREF〈xx>。至于運(yùn)算放大器601，示出用于運(yùn)算放大器621的特定的示例僅是一個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)方式。
[0018]在圖6的布置下，參考電壓生成器具有調(diào)整電阻器一一最大溫度調(diào)整電阻器613，其調(diào)節(jié)VMAXTR頂電壓以及對(duì)應(yīng)于高調(diào)整電平或者在該情況中85攝氏度的VREF電壓。分壓器區(qū)也具有調(diào)整電阻器一一最小溫度調(diào)整電阻器637，其調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于較低調(diào)整電平或者在該情況中-30攝氏度的VREF電壓。這允許范圍的兩端匹配。(至于VMAXTR頂符號(hào)，應(yīng)注意的是，“最小溫度調(diào)整”被用于所使用的較低的調(diào)整電平，而不一定對(duì)應(yīng)于傳感器的最低溫度。)
[0019]調(diào)整程序的示例可以關(guān)于圖7-10示出。例如，以對(duì)應(yīng)于85攝氏度的VREF值不匹配在85C處的VPTAT電壓的情況來(lái)說(shuō)，如圖7中所示，對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓可以被調(diào)節(jié)以匹配在85C處的VPTAT電壓。VREF電壓用圖6中的最大溫度調(diào)整電阻器613調(diào)節(jié)使得對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓匹配在VREF生成器中的在85C處的VPTAT。在對(duì)應(yīng)于每個(gè)溫度的每個(gè)VREF電壓之間的電壓差通過(guò)調(diào)節(jié)VMAXTR頂電壓而改變，如圖8中所示。
[0020]盡管第一調(diào)整過(guò)程會(huì)將電壓設(shè)置到溫度范圍的期望的高的一端，對(duì)應(yīng)于其它溫度的VREF電壓可能不匹配在其它溫度處的VPTAT電壓。在該示例中，在85C處的第一調(diào)整之后，如圖9中所示，所期望的是在其它溫度處進(jìn)行另外的調(diào)整。圖9(其與圖8相同，指示具有不同的標(biāo)記)例如示出了對(duì)應(yīng)于-30C的VREF電壓不匹配在-30C處的VPTAT電壓。
[0021]在示例性VREF生成器中，對(duì)應(yīng)于該示例中的-30C的VREF電壓用最小溫度調(diào)整電阻器637調(diào)節(jié)，使得其匹配在-30C處的VPTAT電壓。由于對(duì)應(yīng)于85C的VREF電壓由VMAXTRIM固定，當(dāng)用最小溫度調(diào)整電阻器637(圖6)VREF電壓調(diào)節(jié)時(shí)，其不移位，如圖10中所示。由于VREF電壓調(diào)節(jié)在兩個(gè)不同的溫度處完成，對(duì)應(yīng)于其它溫度的其它VREF電壓匹配在其它溫度處的VPTAT電壓。
[0022]以上討論基于特定的組的實(shí)施例，但是可以被更一般地應(yīng)用。例如，示例性實(shí)施例的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換使用基于來(lái)自電阻器鏈的節(jié)點(diǎn)的值的閃速類型的A-到-D轉(zhuǎn)換器，但是也可以方便的使用其它實(shí)現(xiàn)方式。例如，可以使用逐次逼近或SAR的A-to-D轉(zhuǎn)換器。
[0023]示例性實(shí)施例頁(yè)可以基于在溫度上為線性的(或者至少“線性-類型”表現(xiàn)，在于更高量級(jí)的表現(xiàn)可以被忽略并且電壓足夠地線性)依賴于溫度的電壓電平。特別地，示例性實(shí)施例使用提供與絕對(duì)溫度(PTAT)表現(xiàn)成正比的帶隙參考類型的電路，但是可以使用其它布置。例如，可以使用與絕對(duì)溫度表現(xiàn)成反比，其中更高的調(diào)整電平電壓現(xiàn)在將對(duì)應(yīng)于更低的調(diào)整電壓并且反之亦然。在任一種情況中，可以使用除了基于帶隙的電路以外的具有依賴于溫度的輸出的電路;并且盡管線性-類型的溫度依賴性對(duì)于大多數(shù)其它應(yīng)用最易于實(shí)現(xiàn)，但是也可以使用其它溫度依賴性。
[0024]對(duì)于任何這些實(shí)施例和變化，VREF生成器具有在兩個(gè)不同的溫度調(diào)節(jié)VREF電壓的能力。當(dāng)僅對(duì)一個(gè)溫度完成調(diào)整時(shí)，對(duì)應(yīng)于特定的溫度的VREF電壓匹配在該溫度處的VPTAT(或其它依賴于溫度的)電壓;但是，其可能不在其它溫度處匹配。通過(guò)在兩個(gè)溫度處匹配的能力，對(duì)應(yīng)于其它溫度的VREF電壓也可以在其它溫度處匹配PTAT電壓。
[0025]這樣的參考電壓產(chǎn)生電路可以在用于許多應(yīng)用的集成電路上實(shí)現(xiàn)為外圍元件。例如，來(lái)自溫度傳感器或數(shù)字溫度計(jì)的溫度值——諸如在美國(guó)專利號(hào)7，889，575或8，228，739中所描述的一一被用于在非易失性存儲(chǔ)器電路上偏置電路，其中該非易失性存儲(chǔ)器電路諸如閃速NAND存儲(chǔ)器和具有3D陣列型結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器。關(guān)于NAND存儲(chǔ)器裝置的更多細(xì)節(jié)可以例如在美國(guó)專利和公開(kāi)號(hào)20080158969;5，570，315;5，903，495;和6，046，935中找至I」。關(guān)于具有3D陣列結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器的更多細(xì)節(jié)例如可以在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?13/323，703; 14/153，794;和 14/149，601 中找到。
[0026]本發(fā)明的前述詳細(xì)的描述已為了說(shuō)明和描述的目的而被呈現(xiàn)。其并非意欲是窮舉性的或者將本發(fā)明限制到所公開(kāi)的精確形式。鑒于上述教導(dǎo)，許多修改和變化是可能的。所述的實(shí)施例被選中以便于最好地闡釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使其它本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中并且以合適于所計(jì)劃的特定使用的各種修改來(lái)最好地使用本發(fā)明。所意欲的是本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溫度傳感器電路，包括: 依賴溫度的電壓區(qū)，提供具有對(duì)溫度的線性型依賴性的輸出電壓； 參考電壓產(chǎn)生區(qū)，產(chǎn)生參考電壓，其中所述參考電壓的電平是可調(diào)整的； 分壓器區(qū)，連接以從所述參考電壓產(chǎn)生區(qū)接收所述參考電壓并且從其產(chǎn)生多個(gè)比較電壓電平，所述多個(gè)比較電壓電平具有由所述參考電壓確定的第一電平以及取決于第一可調(diào)整的電阻的第二電平，所述第二電平低于所述第一電平；以及 模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器，連接到所述依賴溫度的電壓區(qū)以接收所述依賴溫度的輸出電壓，并且連接到所述分壓器區(qū)以接收所述比較電壓電平，其中所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器基于所述依賴溫度的輸出電壓與所述比較電壓電平的比較產(chǎn)生表示溫度的輸出。2.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述依賴溫度的電壓區(qū)的輸出電壓與絕對(duì)溫度類型的表現(xiàn)成正比。3.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述依賴溫度的電壓區(qū)的輸出電壓與絕對(duì)溫度類型的表現(xiàn)成反比。4.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述依賴溫度的電壓區(qū)的輸出電壓使用帶隙電路產(chǎn)生。5.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述分壓器區(qū)包括連接在電源電平和接地之間的一組串聯(lián)連接的元件，包括: 第一晶體管，其柵極電壓基于所述參考電壓； 所述第一可調(diào)整的電阻；以及 串聯(lián)連接的多個(gè)電阻，其中所述串聯(lián)的電阻通過(guò)所述第一晶體管連接到所述電源電平并且通過(guò)所述第一可調(diào)整的電阻連接到接地，并且其中所述比較電壓電平取自串聯(lián)連接的元件的所述組的元件之間的節(jié)點(diǎn)。6.如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器電路，其中所述第一晶體管是第一PMOS晶體管。7.如權(quán)利要求6所述的溫度傳感器電路，其中所述分壓器區(qū)還包括: 運(yùn)算放大器，具有連接以接收所述參考電壓的第一輸入，連接到串聯(lián)連接的元件的所述組的節(jié)點(diǎn)的第二輸入，以及連接到所述第一PMOS晶體管的柵極的輸出。8.如權(quán)利要求5所述的溫度傳感器電路，其中所述參考電壓產(chǎn)生電路包括: 運(yùn)算放大器，具有連接以接收額外的參考電平的第一輸入、第二輸入和輸出；以及 PMOS晶體管、第二可調(diào)整的電阻和固定的電阻在所述電源電平和接地之間串聯(lián)連接， 其中所述運(yùn)算放大器的第二輸入的柵極連接到所述第二可調(diào)整的電阻和所述固定的電阻之間的節(jié)點(diǎn)，并且PMOS晶體管的柵極連接到所述運(yùn)算放大器的輸出。9.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器是閃速型的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。10.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器是逐次逼近型的模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。11.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述溫度傳感器電路形成為非易失性存儲(chǔ)器電路的一部分，該非易失性存儲(chǔ)器電路對(duì)于形成在其上的存儲(chǔ)器陣列具有閃速NAND型的結(jié)構(gòu)。12.如權(quán)利要求1所述的溫度傳感器電路，其中所述溫度傳感器電路形成為非易失性存儲(chǔ)器電路的一部分，該非易失性存儲(chǔ)器電路對(duì)于形成在其上的存儲(chǔ)器陣列具有3D型的結(jié)構(gòu)。13.—種操作溫度傳感器電路的方法，其中依賴溫度的電壓區(qū)提供依賴溫度的輸出電壓，參考電壓產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生參考電壓，分壓器區(qū)被連接以從所述參考電壓產(chǎn)生區(qū)接收所述參考電壓并且從其產(chǎn)生多個(gè)比較電壓電平，并且模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換器被連接以接收所述依賴溫度的輸出電壓和所述比較電壓電平并且從其產(chǎn)生指示溫度的輸出，所述方法包括: 基于指示所述溫度的輸出在第一溫度處調(diào)整所述參考電壓的電平；以及基于指示所述溫度的輸出在第二溫度處調(diào)整所述分壓器區(qū)中的可變的電阻，其中所述第一溫度不同于所述第二溫度。14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述依賴溫度的輸出電壓與絕對(duì)溫度表現(xiàn)成正比。15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一溫度大于所述第二溫度。16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二溫度大于所述第一溫度。17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述調(diào)整所述參考電壓的電平包括設(shè)置電阻值。18.如權(quán)利要求13所述的方法，其中在調(diào)整所述分壓器區(qū)中的可變的電阻之前調(diào)整所述參考電壓的電平。19.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述依賴溫度的輸出電壓與絕對(duì)溫度類型的表現(xiàn)成正比。20.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述依賴溫度的輸出電壓與絕對(duì)溫度類型的表現(xiàn)成反比。
【文檔編號(hào)】G11C7/04GK105874539SQ201580003578
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日
【發(fā)明人】松本雅秀, 山下竜二
【申請(qǐng)人】桑迪士克科技有限責(zé)任公司