易於集成的溫度檢測電路的製作方法

2023-11-06 21:42:37 1

本發明涉及溫度檢測電路，特別是涉及一種易於集成的溫度檢測電路。

背景技術：

溫度檢測電路常用於各類集成電路系統中，用於檢測系統工作溫度。在某些應用中可以代替分立溫敏元件，用於檢測環境溫度，從而大大降低成本，減小系統體積。

技術實現要素：

為了克服已有溫度檢測電路的體積較大、功能較大、使用不便的不足,本發明提供了一種體積小、功耗低、使用方便的易於集成的溫度檢測電路。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種易於集成的溫度檢測電路，包括溫度採集模塊和溫度計算模塊；所述溫度採集模塊的輸出端連接所述溫度計算模塊的輸入端；所述溫度計算模塊的輸出端即為所述溫度檢測電路的輸出端；

所述溫度採集模塊包括帶隙基準源、恆流電流源、恆流電流阱、單刀雙擲開關、三極體、電容和比較器；所述帶隙基準源產生恆定參考電壓和所述恆流電流源，恆定參考電壓和所述恆流電流源通過所述單刀雙擲開關與所述電容正極連接，所述電容負極接地；所述帶隙基準源產生的恆流電流阱與所述三極體發射極連接，所述三極體的基極和集電極接地；所述電容的正極與所述三極體發射極還分別連接所述比較器的正負兩端；所述比較器的輸出端連接所述單刀雙擲開關的控制端並同時作為所述溫度採集模塊的輸出端。

進一步，所述恆流電流源與恆流電流阱，由恆定參考電壓降落在電阻上產生的基準電流鏡像獲得。

再進一步，所述溫度計算模塊包括振蕩器、計數器和解碼器；所述計數器的復位端同時作為所述溫度計算模塊的輸入端，連接所述溫度採集模塊中比較器的輸出端；所述計數器的時鐘端連接所述振蕩器的輸出端；所述計數器的輸出連接所述解碼器的輸入端；所述解碼器輸出溫度代碼。

本發明提供的溫度檢測電路中，三極體在恆流電流源驅動下得到隨溫度升高而降低的比較電壓，該電壓低於帶隙基準源提供的恆定參考電壓。當電容通過單刀雙擲開關與恆定參考電壓連接後，被充電至恆定參考電壓，比較器翻轉至1，溫度採集開始；單刀雙擲開關連接電容與恆流電流阱，恆流電流阱對電容進行恆流放電，當電容電壓放電至三極體電壓時，比較翻轉至0，完成一次溫度採集。本次溫度採摘中計數器對振蕩器的計數碼即為原始溫度碼，溫度越高，三極體電壓越低，採集時間越長，原始溫度碼越高；反之溫度越低，三極體電壓越高，採集時間越短，原始溫度碼越低。原始溫度碼經過解碼器解碼修正後，即可得到溫度代碼。

本發明的有益效果主要表現在：體積小、功耗低、使用方便。

附圖說明

圖1是易於集成的溫度檢測電路的電路圖。

其中，1-帶隙基準源，2-恆流電流阱，3-恆流電流源，4-單刀雙擲開關，5-電容，6-三極體，7-比較器，8-振蕩器，9-計數器，10解碼器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

參照圖1，一種易於集成的溫度檢測電路，包括溫度採集模塊和溫度計算模塊；所述溫度採集模塊的輸出端連接所述溫度計算模塊的輸入端；所述溫度計算模塊的輸出端即為所述溫度檢測電路的輸出端；

所述的溫度採集模塊包括帶隙基準源、恆流電流源、恆流電流阱、單刀雙擲開關、三極體、電容和比較器；

所述帶隙基準源產生恆定參考電壓和所述恆流電流源，恆定參考電壓和所述恆流電流源通過所述單刀雙擲開關與所述電容正極連接，所述電容負極接地；

所述恆流電流源與恆流電流阱，由恆定參考電壓降落在電阻上產生的基準電流鏡像獲得；

所述帶隙基準源產生的恆流電流阱與所述三極體發射極連接，所述三極體的基極和集電極接地；

所述電容的正極與所述三極體發射極還分別連接所述比較器的正負兩端；所述比較器的輸出端連接所述單刀雙擲開關的控制端並同時作為所述溫度採集模塊的輸出端。

所述溫度計算模塊包括振蕩器、計數器和解碼器；

所述計數器的復位端同時作為所述溫度計算模塊的輸入端，連接所述溫度採集模塊中比較器的輸出端；所述計數器的時鐘端連接所述振蕩器的輸出端；所述計數器的輸出連接所述解碼器的輸入端；

所述解碼器輸出溫度代碼。

如圖1所示，溫度採集模塊中的帶隙基準源1產生的恆定參考電壓或恆流電流阱2通過單刀雙擲開關4與電容5及比較器7的正向端連接，電容5的另一端接地，其連接恆定參考電壓時被恆定參考電壓充電，連接電流阱時被電流阱放電放電；比較器的負向端同三極體6的發射極及電流源連接，三極體的集電極與基極接地；比較器的輸出作為反饋信號控制單刀雙擲開關4向恆定參考電壓或恆流電流阱切換，同時作為計數器9的復位信號。計數器9的時鐘端連接振蕩器，在比較器7的輸出控制下對振蕩器的輸出計數。計數器9的輸出端連接解碼器10，將計數的結果轉換為最終輸出。

所述的溫度檢測電路工作過程如下:

初始狀態下，恆流電流源3輸出恆定電流到三極體6的發射極，使發射極電壓為vbe。vbe作為比較器7的負向輸的電壓。

溫度採集開始時，電容5不帶電荷，使比較器7的正向端電壓為0，低於負向端電壓vbe，比較器輸出0。該輸出值使計數器9復位，同時使單刀雙擲開關4切換至帶隙基準源1輸出的恆定參考電壓。電容5迅速被充電至恆定參考電壓值並高於比較器7負向端電壓vbe，比較器7輸出翻轉至1。該輸出值使計數器9脫離復位狀態，對振蕩器8的輸出時鐘進行計數，同時使單刀雙擲開關4切換至恆流電流阱2。恆流電流阱2對電容進行恆流放電，在整個放電過程中，計數器9持續計數。直到電容5被放電至等於三極體6發射極電壓vbe時，比較器翻轉並輸出0，計數結束，即完成一次溫度採集。該0值復位計數器並使單刀雙擲開關重新連接恆定參考電壓與電容5，開始下一次溫度採集。同時計數的結果作為原始溫度碼傳遞給解碼器，轉換成溫度代碼。

因為三極體2發射極電壓vbe＝vt*ln(ice/is)是具有負溫度係數的電壓(其中vt為熱電壓，ice為三極體發射極電流，is為三極體飽和電流)，其值隨溫度的升高而降低，所以恆流電流阱2對電容5進行恆流放電至vbe的時間會隨溫度的升高而變長，計數器9在一次放電時間內計的數值越大。所以計數值就是隨溫度升高而變大的原始溫度碼。該原始溫度碼可以被解碼器轉換為實際溫度代碼。

可選的，可以在0度和85度分別讀出計數值得到一次函數，將該函數值存於解碼器中，每一次計數值帶入該函數，即可得到高精度的溫度代碼。

本實施例應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。