参考电压源与温度感测器结合之产生电路

摘要

本发明为完全由CMOS电晶体组成之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，可以产生具有低温度系数与低供应电压敏感度的参考电压准位与一个具高线性度之温度感测器，相当适合应用于系统晶片(SoC)与CPU晶片内，该结合产生电路包含一组与温度无关之电压参考源产生电路与一组温度信号处理电路，其中结合产生电路之特征包括：(一)一组与温度无关之电压参考源产生电路，系利用正比于绝对温度之电流来补偿一受温度影响的二极体连接之电晶体，用以产生不受温度影响之参考电压源；(二)一组温度信号处理电路，用以抑制参考电压源之非线性误差，并放大温度之线性信号，获得高度线性之温度感测器之电压输出。

主权项

一种参考电压源与温度感测器结合之产生电路，用来产生具不受温度与/或供应电压变动影响之参考电压源与高线性度之温度感测器，其包含：一参考电压源之产生电路，其包含：一第一运算放大器(OPI)，具有一第一正信号输入端、一第一负信号输入端及一第一信号输出端；一第一电阻(R)，其一端连接至该第一运算放大器(OPI)之该第一负信号输入端；一第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)，用来产生稳定之参考电压准位输出，该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极连接至该第一运算放大器(OPI)之该第一正信号输入端；一第二二极体连接之NMOS电晶体(M2)，该第二二极体连接之NMOS电晶体(M2)之汲极与该第一电阻(R)相连接，该第二二极体连接之NMOS电晶体(M2)之源极接地；一第一PMOS电晶体(M3)，用来产生该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极电流，该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极与该第一PMOS电晶体(M3)之汲极相连接，该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之源极接地；以及一第二PMOS电晶体(M4)，用来产生该第二二极体连接之NMOS电晶体(M2)之汲极电流；其中，该第一运算放大器(OPI)之该第一信号输出端连接至该第一与该第二PMOS电晶体(M3,M4)之闸极，藉由量测该第一运算放大器(OPI)之该第一正信号输入端与该第一负信号输入端之电压差，调整该第一与该第二PMOS电晶体(M3,M4)之闸极电压，产生正比于绝对温度之补偿电流；以及一温度信号处理电路，其包含：一第二运算放大器(OPT1)，具有一第二正信号输入端、一第二负信号输入端及一第二信号输出端，该第二运算放大器(OPT1)之该第二负信号输入端与该第二信号输出端相连接，而为增益为1之一缓冲器(unity gain buffer)，该第二运算放大器(OPT1)之该第二正信号输入端连结至该第二二极体连接之NMOS电晶体(M2)之汲极端，用以撷取温度信号；一第三运算放大器(OPT2)，具有一第三正信号输入端、一第三负信号输入端及一第三信号输出端，该第三运算放大器(OPT2)之该第三正输入端与该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极端相连接；一第二电阻(Rin)，连接于该第二运算放大器(OPT1)之该第二信号输出端与该第三运算放大器(OPT2)之该第三负信号输入端之间；以及一第三电阻(Rout)，跨接于该第三运算放大器(OPT2)之该第三信号输出端与该第三运算放大器(OPT2)之该第三负信号输入端。如申请专利范围第1项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中具不受温度与/或供应电压变动影响是指当温度与/或供应电压发生变动时，该参考电压源与温度感测器结合之产生电路之输出范围实质上系不变。如申请专利范围第1项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中该参考电压源之产生电路，系利用产生之正比于绝对温度的电流来做温度补偿，使该参考电压源实质上不受温度之影响。如申请专利范围第1项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中该参考电压源之产生电路，由于电路架构的关系，该参考电压源之输出实质上不受供应电压变化之影响。如申请专利范围第1项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中正比于绝对温度之一补偿电流，系流入该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极，用以补偿该第一二极体连接之NMOS电晶体(M1)之汲极输出电压，使该输出电压实质上不受温度影响而改变。如申请专利范围第1项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中该第三运算放大器(OPT2)用以改善温度信号之线性度，并提高温度感测器之敏感度，其放大倍率由该第三电阻(Rout)与该第二电阻(Rin)之比值决定。如申请专利范围第6项之参考电压源与温度感测器结合之产生电路，其中该第二电阻(Rin)与该第三电阻(Rout)使用相同材质，使该第三运算放大器(OPT2)之闭回路放大倍率不受温度变化影响。