专利名称：温度传感器的校准方法及其系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路，特别涉及集成电路中的温度传感器。
背景技术：
集成电路的温度传感器的应用非常广泛，其作用主要有以下两点(1)检测芯片工作环境的温度，使得芯片工作在一定的温度范围以内，如微控制单元(micro control unit，简称“mcu”)，低压差线性调制器(low dropout regultaor，简称 “ldo”)等；(2)芯片中的某些电路(如晶体振荡器)的性能参数会随温度的变化而变化，精确的温度检测可以更好的补偿这些电路的特性。一般来说，片内温度传感器由三部分组成温度检测电路、基准电路、模数转换 (analog to digital converter，简称“ADC” )电路，如图1所示。温度检测电路的功能是将当时环境温度反映到一个随温度成正比变化的模拟量Vptat上，该模拟量通常是两个三极管BE结电压差AVbe的整数倍。基准电路产生不随温度变化的固定电压值VKEF。ADC电路的架构一般采用逐次逼近寄存器(successive approximation register，简称“sar”)ADC 电路和Σ -Δ (sigma-delta)ADC电路，其作用是将以上两个模拟量的比值转换成数字量输出ADout = VPTAT/VEEF = K Δ VBE/VEEF(1)由于在生产、封装等环节过后，温度检测电路和基准电路的输出均存在偏差，导致 ADC电路的输出不再是理想值。因此需要对温度传感器进行校准。从校准点数来讲，常用的校准方法分为单点校准和双点校准。单点校准即在单个温度点下对电路进行校准。双点校准即在两个温度点下进行校准。由于双点校准消耗的时间和资源较大，会大大增加芯片的制造成本，一般不采用此种方法。单点校准又分以下两种方法(1)固定失调校准。将某温度下测量值和实际温度值之差作为失调，在之后的温度测量时，将测量值减去失调即为校正后的温度值。但是，当温度检测电路的输出电压存在较大的随温度变化的偏差，即随温度成正比(Proportion To Absolute Temperature，简称 “PTAT”)的偏差时，固定失调校准无法纠正PTAT偏差，用此种方法对高精度温度传感器进行校准需要较高精度的温度检测电路，这样就会增加此模块电路的设计难度。(2)温度检测电路和基准电路分别校准。将温度检测电路的输出电压和基准电路的输出电压均分别校正到系统要求的精度以内，则其比值也就更加准确，检测温度精度更高。但是分别校准无疑又会增加芯片的测试成本，因此这种方法并不实用。

发明内容
本发明的目的在于提供一种温度传感器的校准方法及其系统，能在很大程度上降低系统对温度检测电路和基准电路精度的要求，并且实现简单。为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种温度传感器的校准方法，包含
5以下步骤获取校准温度点T。下模数转换电路的理想输出值AD。ut(l(T。)；在T。下实际检测模数转换电路的实际输出值；通过调节温度检测电路或基准电路，将模数转换电路的实际输出值调整为 ADout0 (Tc)，完成对温度传感器的校准。本发明的实施例还提供了一种温度传感器的校准系统，包含模数转换电路、温度检测电路和基准电路，还包含理想输出值获取模块、实际检测模块和校准模块；所述理想输出值获取模块用于获取校准温度点T。下模数转换电路的理想输出值 ADout0 (Tc)，并将获取的AD。ut。(Tc)发送至所述校准模块；所述实际检测模块用于在所述T。下实际检测模数转换电路的实际输出值，并将检测的实际输出值发送至所述校准模块；所述校准模块用于调节温度检测电路或基准电路，将实际检测模块检测到的模数转换电路的实际输出值调整为AD。_(T。)，完成对温度传感器的校准。进一步地，可以通过调节电流镜比例，或电容比例，或电阻比例等方式，实现对温度检测电路的调节；通过调节基准电路中所包含的电阻大小，或电流大小等方式，实现对基准电路的调节。进一步地，在通过调节温度检测电路或基准电路将模数转换电路的实际输出值调整为AD。ut(l(T。)之前，还需消除温度检测电路中的固定失调电压。进一步地，通过计算机仿真，获取AD。_ (Tc)。本发明实施例与现有技术相比，主要区别及其效果在于不需要对温度检测电路和基准电路都进行校准，而是根据校准温度点T。下模数转换电路的理想输出值AD。ut(l (T。)，只调节温度检测电路或者只调节基准电路，将模数转换电路的实际输出值调整为AD。_(T。)，即可完成对温度传感器的校准。通过只调节温度检测电路和基准电路中的一个电路，使得在校准温度下模数转换电路的输出等于理想值，即调整温度检测电路和基准电路中的一个电路的偏差同时消除了温度检测电压偏差和基准电压偏差对温度传感器输出结果的影响，从而达到提高温度传感器精度的目的。而且由于不需要对温度检测电路和基准电路都进行校准，在实现上更为简单。尤其适用于温度检测电路精度较低，基准电路精度较高，或者，温度检测电路和基准电路的精度均较低的情况。另外，可以通过调节电流镜比例，或电容比例，或电阻比例等方式，实现对温度检测电路的调节；通过调节基准电路中所包含的电阻大小，或电流大小等方式，实现对基准电路的调节，使得本发明的实施例可灵活多变地实现。另外，由于温度检测电路中存在的偏差还可能包含固定失调电压，因此通过对温度检测电路中固定失调电压的消除，可进一步保证校准后的温度传感器的精度。另外，通过计算机仿真，获取AD。ut(l(T。)，保证了模数转换电路的理想输出值的准确性。


图1是根据现有技术中的温度传感器结构示意图；图2是根据本发明第一实施例的温度传感器的校准方法流程图3是根据本发明第一实施例中温度检测电路存在的偏差电压示意图；图4是根据本发明第一实施例中调节温度检测电路的输出电压斜率的示意图；图5是根据本发明第一实施例中的温度检测电路结构示意图；图6是根据本发明第二实施例中的基准电路结构示意图；图7是根据本发明第三实施例的温度传感器的校准系统结构图。
具体实施例方式在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作进一步地详细描述。本发明的核心在于，获取校准温度点T。下模数转换电路的理想输出值AD。_(T。)； 在T。下实际检测模数转换电路的实际输出值；通过调节温度检测电路或基准电路，将模数转换电路的实际输出值调整为AD。_(T。)，即可完成对温度传感器的校准。本发明第一实施例涉及一种温度传感器的校准方法，本实施例中温度传感器的组成结构与现有技术相同，由温度检测电路、基准电路、模数转换电路(即ADC电路)组成。具体流程如图2所示，在步骤210中，消除温度检测电路中的固定失调电压。本领域技术人员可以理解，理想情况下，大多数温度检测电路输出电压的表达式为Vffato = k0AVBE = IcjjVrInN = k0 kT InN/q 二 kQT，其中，k;为 Δ Vbe 的放大倍数， Vt = kT/q为热电压，T为绝对温度，q为单位电荷的电量，k为玻耳兹曼常数，N为两个三极管发射极面积的比例，、=k； klnN/q，是Vptato随绝度温度T变化的斜率，与温度无关。从理想情况的表达式可以得出，在绝对零度下，温度检测输出电压为零。但在实际情况下，由于工艺制造、封装等环节的作用，温度检测电路的输出电压不可避免地存在偏差，主要包含固定失调电压和PTAT偏差电压两种，如图3所示。固定失调电压即为Vos，其本身不随温度变化；PTAT偏差即为Δ Vptat，与理想情况下温度检测电路的理想输出电压Vptatq 相同，也是与绝对温度成正比。需要指出的是，Vptato和Δ Vptat在绝对零度下电压均为0。于是实际中的温度检测电压表达式变为
权利要求
1.一种温度传感器的校准方法，其特征在于，包含以下步骤获取校准温度点τ。下模数转换电路的理想输出值AD。_(T。)；在所述T。下实际检测模数转换电路的实际输出值；通过调节温度检测电路或基准电路，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述 ADout0 (Tc)，完成对温度传感器的校准。
2.根据权利要求1所述的温度传感器的校准方法，其特征在于，在通过调节温度检测电路将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_(T。)的步骤中，包含以下子步骤调节温度检测电路的输出电压的斜率，所述温度检测电路的输出电压的斜率改变量 Δ k，根据以下公式得到
3.根据权利要求2所述的温度传感器的校准方法，其特征在于，通过调节所述温度检测电路中影响输出电压斜率的因素，对温度检测电路的输出电压的斜率进行调节；其中，所述影响输出电压斜率的因素包含以下因素之一或其任意组合电流镜比例、电阻比例、电容比例。
4.根据权利要求1所述的温度传感器的校准方法，其特征在于，在通过调节基准电路将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_(T。)的步骤中，包含以下子步骤调节基准电路的输出电压，所述基准电路的输出电压的改变量AVkef，根据以下公式得到
5.根据权利要求4所述的温度传感器的校准方法，其特征在于，通过调节基准电路中影响基准电压值但不影响基准温度系数的因素，在不改变基准温度系数的前提下改变所述基准电路的输出电压，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述 AD。ut(l(Tc)；其中，所述影响基准电压值但不影响基准温度系数的因素包含电阻阻值和/或电流大
6.根据权利要求1至5中任一项所述的温度传感器的校准方法，其特征在于，在所述T。 下实际检测模数转换电路的实际输出值的步骤之前，还包含以下步骤消除所述温度检测电路的输出电压中包含的固定失调项，使该输出电压不但随温度成正比，并且使该输出电压在绝对零度下的电压值为零。
7.一种温度传感器的校准系统，包含用于将环境温度反映到一个随温度成正比变化的模拟量Vptat的温度检测电路、用于产生不随温度变化的固定电压值Vkef的基准电路，和用于将所述Vptat和所述Vkef的比值转换成数字量输出的模数转换电路，其特征在于，还包含理想输出值获取模块、实际检测模块和校准模块；所述理想输出值获取模块用于获取校准温度点T。下所述模数转换电路的理想输出值 ADout0 (Tc)，并将获取的AD。ut。(Tc)发送至所述校准模块；所述实际检测模块用于在所述T。下实际检测所述模数转换电路的实际输出值，并将检测的实际输出值发送至所述校准模块；所述校准模块用于调节温度检测电路或基准电路，将所述实际检测模块检测到的所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_ (Tc)，完成对温度传感器的校准。
8.根据权利要求7所述的温度传感器的校准系统，其特征在于，所述校准模块在调节温度检测电路将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述 ADout0(Tc)时，调节温度检测电路的输出电压的斜率，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。ut。(Tc)；
9.根据权利要求8所述的温度传感器的校准系统，其特征在于，所述校准模块包含电压斜率调节子模块，用于调节所述温度检测电路中影响输出电压斜率的因素；其中，所述影响输出电压斜率的因素包含以下因素之一或其任意组合电流镜比例、电阻比例、电容比例。
10.根据权利要求7所述的温度传感器的校准系统，其特征在于，所述校准模块在调节基准电路将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述 ADout0(Tc)时，调节基准电路的输出电压值，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述 ADout0(Tc)；
11.根据权利要求10所述的温度传感器的校准系统，其特征在于，所述校准模块包含电压调节子模块，用于在调节基准电路将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_(T。)时，调节基准电路中影响基准电压值但不影响基准温度系数的因素，在不改变基准温度系数的前提下改变所述基准电路的输出电压，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_(T。)；其中，所述影响基准电压值但不影响基准温度系数的因素包含电阻阻值和/或电流大
12.根据权利要求7至11中任一项所述的温度传感器的校准系统，其特征在于，所述温度检测电路还包含失调消除模块，用于消除所述温度检测电路中的固定失调电压； 所述校准模块是在所述消除模块完成所述固定失调电压的消除后，调节温度检测电路或基准电路，将所述模数转换电路的实际输出值调整为所述AD。_(T。)。
全文摘要
本发明涉及集成电路，公开了一种温度传感器的校准方法及其系统。通过只调节温度检测电路和基准电路中的一个电路，使得在校准温度下模数转换电路的输出等于理想值，即调整温度检测电路和基准电路中的一个电路的偏差同时消除了温度检测电压偏差和基准电压偏差对温度传感器输出结果的影响，从而达到提高温度传感器精度的目的。而且由于不需要对温度检测电路和基准电路都进行校准，在实现上更为简单。
文档编号G01K15/00GK102175347SQ20111003790
公开日2011年9月7日 申请日期2011年2月15日 优先权日2011年2月15日
发明者胡建国, 萧经华, 郎君 申请人:钜泉光电科技(上海)股份有限公司