一种温度补偿电路专利检索-温度补偿电路传感器与探测器专利检索查询-专利查询网

一种 温度补偿电路

阅读：936发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种温度补偿电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种温度补偿电路，属于集成电路领域，所述温度补偿电路包括：参考电压生成子电路、电流源子电路、温度传感器子电路、镜像电流生成子电路和补偿电流生成子电路。所述参考电压生成子电路与所述电流源子电路和补偿电流生成子电路连接，电流源子电路与温度传感器子电路和镜像电流生成子电路连接，补偿电流生成子电路与温度传感器子电路、参考电压生成子电路及镜像电流生成子电路连接。通过补偿电流生成电路等价为一种用模拟电路实现的人工神经元网络，调整其中各个单元电路的阈值电压和工作电流，可以生成随温度按任意函数关系变化的补偿电流，可对多种典型电路进行较高精度的温度补偿。，下面是一种温度补偿电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种温度补偿电路，所述温度补偿电路用于在集成电路设计中实现温度补偿，其特征在于，所述温度补偿电路包括：
参考电压生成子电路、电流源子电路、温度传感器子电路、镜像电流生成子电路和补偿电流生成子电路；
所述参考电压生成子电路与所述电流源子电路和补偿电流生成子电路连接，电流源子电路与温度传感器子电路和镜像电流生成子电路连接，补偿电流生成子电路与温度传感器子电路、参考电压生成子电路及镜像电流生成子电路连接；
其中，所述补偿电流生成子电路至少包括低温补偿子电路、高温补偿子电路以及区间温度补偿子电路中的任意一个；
所述参考电压生成子电路用于生成温度系数较低且基本不随电源电压变化的多个参考电压，这些参考电压用于所述电流源子电路和所述补偿电流生成子电路；
所述电流源子电路用于产生基本不随工作电源变化的基准电流，这些基准电流用于所述温度传感器子电路和所述镜像电流生成子电路；
所述镜像电流生成子电路用于产生多个基本不随工作电源变化的吸收型电流源，各个所述吸收型电流源的电流大小与所述基准电流呈比例；
所述温度传感器子电路用于获取环境温度，产生随所述环境温度呈近似线性变化的电压；
所述补偿电流生成子电路用于根据所述环境温度，在所述参考电压生成子电路、所述温度传感器子电路及所述镜像电流生成子电路的基础上，产生需要的补偿电流；
所述低温补偿子电路包括至少一个低温补偿单元子电路ITN型单元，所述ITN型单元的结构特征是有6个端口，分别定义为阈值电压输入端VS，温度电压输入端VT，工作电流控制端IS，电流输出端IO以及电源正端V+和电源负端V-；在低温补偿子电路中，每个所述ITN单元的VS端分别与所述参考电压生成子电路连接，所有所述ITN型单元的VT端连接在一起，并与所述温度传感器子电路的输出电压连接，每个所述ITN型单元的IS端分别与所述镜像电流生成子电路连接；所有所述ITN型单元的IO端连接在一起；所有所述ITN型单元的V+连接到其工作电源的正端，所有所述ITN型单元的V-端连接到其工作电源的负端，所述ITN型单元的功能特征是当温度低于设定温度时输出电流开始产生，并随温度下降而增加，最终达到设定的最大电流；其输出电流与端口电压和电流近似满足如下关系：
其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VT在电路中连接温度传感器子电路的输出电压，随温度升高近似线性下降；VS是VS端的电压，在电路中连接到参考电压生成子电路，基本不随温度变化；IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数；如果工作电源，即V+和V-之间的电压在适当的范围内时，则IO与电源电压无关。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述高温补偿子电路包括至少一个高温补偿单元ITP型单元；所述ITP型单元与ITN型单元具有相同的结构特征；ITP型单元的功能特征是当温度高于设定温度时输出电流开始产生，并随温度增加而增加，最终达到最大设定电流；其输出电流与外部输入端的电压和电流满足如下关系：
其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VT端在电路中连接温度传感器子电路的输出电压，随温度升高近似线性下降；VS为是VS端的电压，为固定值；IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数；如果工作电源，即V+和V-之间的电压在适当的范围内时，则IO与电源电压无关。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述区间温度补偿子电路包括至少一个区间温度补偿单元子电路ITC型单元；ITC型单元结构特征是具有8个端口，即两个阈值电压输入端VSL和VSR，两个工作电流控制端IS1和IS2，一个温度电压输入端VT，一个电流输出端IO，及工作电源正端V+和工作电源负端V-；在区间温度补偿子电路中，所有ITC型单元的VT端连接在一起并与温度传感器子电路相连接；所有ITC型单元的IO端连接在一起；每个所述ITC型单元的VSL和VSR端分别与所述参考电压生成子电路的输出相连接；每个所述ITC型单元的IS1和IS2端分别与镜像电流生成单元相连接；所述ITC型单元的功能特征是当环境温度介于两个设定温度值之间时有输出电流产生，当温度位于设定温度区间中心时，输出电流达到最大值；其输出电流与端口电压和工作电流满足如下关系：
式中，ΔVS＝VSR-VSL，
其中，IO为从IO端流出的电流，VSL为VSL端的电压，VSR为VSR端的电压，VT是VT端的电压，k1和k2是与温度无关的常数，IS为IS1端和IS2端流出的电流，这里假设两个电流的大小都是IS。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述ITN型单元的一种具体实现方式包括使用5个MOS管实现，连接关系为：以NMOS管M4的栅极作为VT端，以NMOS管M5的栅极作为VS端，M4和M5的源极连接在一起作为IS端，M4和M5的体连接在一起并连接到V-端；M4的漏极连接PMOS管M1的漏极和栅极以及PMOS管M3的栅极；M5的漏极连接PMOS管M2的漏极和栅极；M1的源极和体连接V+端，M2的源极和体连接V+端，PMOS管M3的源极和体都连接V+端，漏极连接IO端。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述ITN型单元的等价实现方式包括使用两个MOS管和3个PNP型晶体管实现，连接关系为：MOS管M4的栅极作为温度电压输入端VT，MOS管M5的栅极作为阈值电压输入端VS，MOS管M4和M5的源极连接在一起作为工作电流控制端IS，M4和M5的体连接在一起并连接到端口V-；M4的漏极连接到PNP晶体管Q2的集电极和基极以及PNP晶体管Q1的基极；M5的漏极连接PNP晶体管Q3的集电极和基极；Q1、Q2和Q3的发射极都连接V+端，Q1的集电极作为输出电流IO端。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述ITP型单元的一种具体实现方式包括使用5个MOS管实现；连接关系为：以NMOS管M4的栅极作为VT端，以NMOS管M5的栅极作为VS端，M4和M5的源极连接在一起作为IS端，M4和M5的体连接在一起并连接到V-端；M4的漏极连接PMOS管M1的漏极和栅极；M5的漏极连接PMOS管M2的漏极和栅极以及PMOS管M3的栅极；M1的源极和体连接V+端，M2的源极和体连接V+端，PMOS管M3的源极和体都连接V+端，漏极作为IO端。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述ITP型单元的等价实现方式包括使用3个PNP晶体管和2个MOS管实现；连接关系为：
MOS管M1的栅极作为温度电压输入端VT，MOS管M2的栅极作为阈值电压输入端VS，MOS管M1和M2的源极连接在一起作为工作电流控制端IS，M1和M2的体连接在一起并连接到端口V-；M2的漏极连接到PNP晶体管Q2的集电极和基极以及PNP晶体管Q3的基极；M1的漏极连接PNP晶体管Q1的集电极和基极；Q1、Q2和Q3的发射极都连接V+端，Q3的集电极作为输出电流IO端。
8.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述ITC型单元的一种具体实现方式包括使用10个MOS管实现；连接关系为：NMOS管M4的栅极与NMOS管M9的栅极连接在一起作为温度电压输入端VT，NMOS管M5的栅极作为阈值电压输入端VSL，NMOS管M10的栅极作为阈值电压输入端VSR，M4、M5、M9和M10的体连接在一起作为V-端，M4与M5的源极连接在一起作为一个工作电流控制端IS1，M9和M10的源极连接在一起作为另一个工作电流控制端IS2，M4的漏极连接PMOS管M1的栅极和漏极，M5的漏极连接PMOS管M2的栅极和漏极以及PMOS管M3的栅极，M9的漏极连接PMOS管M6的栅极和PMOS管M7的栅极和漏极，M10的漏极连接PMOS管M8的栅极和漏极；M3的漏极连接M6的源极，M6的漏极作为IO端，M1、M2、M3、M7和M8的源极连接V+端，M1、M2、M3、M6、M7和M8的体连接V+端。

说明书全文

一种温度补偿电路

技术领域

[0001] 本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种温度补偿电路。

背景技术

[0002] 在集成电路领域中，由于集成电路中的基本器件的特性普遍随环境温度变化，因此在高精度电路设计中普遍需要使用温度补偿技术进行温度补偿。

[0003] 现有温度补偿技术一般基于某种基本元件的自然温度特性，在对目标电路进行温度补偿时，通常只能实现局部的有限精度补偿。现有温度补偿技术的实现大多依赖特定工艺，通用性较差。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种温度补偿电路。所述技术方案如下：

[0005] 第一方面，提供了一种温度补偿电路，所述电路包括：

[0006] 参考电压生成子电路、电流源子电路、温度传感器子电路、镜像电流生成子电路和补偿电流生成子电路。所述参考电压生成子电路与所述电流源子电路和补偿电流生成子电路连接，电流源子电路与温度传感器子电路和镜像电流生成子电路连接，补偿电流生成子电路与温度传感器子电路、参考电压生成子电路及镜像电流生成子电路连接；

[0007] 其中，所述补偿电流生成子电路至少包括低温补偿子电路、高温补偿子电路以及区间温度补偿子电路中的任意一个；

[0008] 所述参考电压生成子电路用于生成温度系数较低且基本不随电源电压变化的多个参考电压，这些参考电压用于所述电流源子电路和所述补偿电流生成子电路；

[0009] 所述电流源子电路用于产生基本不随工作电源变化的基准电流，这些基准电流，用于所述温度传感器子电路和所述镜像电流生成子电路；

[0010] 所述镜像电流生成子电路用于产生多个基本不随工作电源变化的吸收型电流源，各个所述吸收型电流源的电流大小与所述基准电流呈比例；

[0011] 所述温度传感器子电路用于获取环境温度，产生随所述环境温度呈近似线性变化的电压；

[0012] 所述补偿电流生成子电路用于根据所述环境温度，在所述参考电压生成子电路、所述温度传感器子电路及所述镜像电流生成子电路的基础上，产生需要的补偿电流。

[0013] 结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，

[0014] 所述低温补偿子电路包括至少一个低温补偿单元子电路ITN型单元，所述ITN型单元的结构特征是有6个端口，分别定义为阈值电压输入端VS，温度电压输入端VT，工作电流控制端IS，电流输出端IO以及电源正端V+和电源负端V-；在低温补偿子电路中，每个所述ITN单元的VS端分别与所述参考电压生成子电路连接，所有所述ITN型单元的VT端连接在一起，并与所述温度传感器子电路的输出电压连接，每个所述ITN型单元的IS端分别与所述镜像电流生成子电路连接；所有所述ITN型单元的IO端连接在一起；所有所述ITN型单元的V+连接到其工作电源的正端，所有所述ITN型单元的V-端连接到其工作电源的负端，所述ITN型单元的功能特征是当温度低于设定温度时输出电流开始产生，并随温度下降而增加，最终达到设定的最大电流；其输出电流与端口电压和电流近似满足如下关系：

[0015]

[0016] 其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VT在电路中连接温度传感器子电路的输出电压，随温度升高近似线性下降。VS为是VS端的电压，在电路中连接到参考电压生成子电路，基本不随温度变化；IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数。如果工作电源，即V+和V-之间的电压在适当的范围内时，则IO与电源电压无关。

[0017] 结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，

[0018] 所述高温补偿子电路包括至少一个高温补偿单元ITP型单元；所述ITP型单元与所述ITN型单元具有相同的结构特征；ITP型单元的功能特征是当温度高于设定温度时输出电流开始产生，并随温度增加而增加，最终达到最大设定电流；其输出电流与外部输入端的电压和电流满足如下关系：

[0019]

[0020] 其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VT在电路中连接温度传感器子电路的输出电压，随温度升高近似线性下降。VS为是VS端的电压，为固定值。IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数；如果工作电源，即V+和V-之间的电压在适当的范围内时，则IO与电源电压无关。

[0021] 结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，

[0022] 所述区间温度补偿子电路包括至少一个区间温度补偿单元子电路ITC型单元；ITC型单元结构特征是具有8个端口，即两个阈值电压输入端VSL和VSR，两个工作电流控制端IS1和IS2，一个温度电压输入端VT，一个电流输出端IO，及工作电源正端V+和工作电源负端V-；在区间温度补偿子电路中，所有ITC型单元的VT端连接在一起并与温度传感器子电路相连接。所有ITC型单元的IO端连接在一起。每个所述ITC型单元的VSL和VSR端分别与所述参考电压生成子电路的输出相连接；每个所述ITC型单元的IS1和IS2端分别与镜像电流生成单元相连接；所述ITC型单元的功能特征是当环境温度介于两个设定温度值之间时有输出电流产生，当温度位于设定温度区间中心时，输出电流达到最大值；其输出电流与端口电压和工作电流满足如下关系：

[0023]

[0024] 式中，ΔVS＝VSR-VSL，

[0025] 其中，IO为从IO端流出的电流，VSL为VSL端的电压，VSR为VSR端的电压，VT是VT端的电压，k1和k2是与温度无关的常数，IS为IS1端和IS2端流出的电流，这里假设两个电流的大小都是IS。

[0026] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，[0027] 所述ITN型单元的一种具体实现方式包括使用5个MOS管实现，连接关系为：以NMOS管M4的栅极作为VT端，以NMOS管M5的栅极作为VS端，M4和M5的源极连接在一起作为IS端，M4和M5的体连接在一起并连接到V-端；M4的漏极连接PMOS管M1的漏极和栅极以及PMOS管M3的栅极。M5的漏极连接PMOS管M2的漏极和栅极；M1的源极和体连接V+端，M2的源极和体连接V+端，PMOS管M3的源极和体都连接V+端，漏极连接IO端。

[0028] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，[0029] 所述ITN型单元的等价实现方式包括使用两个MOS管和3个PNP型晶体管实现，连接关系为：MOS管M4的栅极作为温度电压输入端VT，MOS管M5的栅极作为阈值电压输入端VS，MOS管M4和M5的源极连接在一起作为工作电流控制端IS，M4和M5的体连接在一起并连接到端口V-；M4的漏极连接到PNP晶体管Q2的集电极和基极以及PNP晶体管Q1的基极；M5的漏极连接PNP晶体管Q3的集电极和基极；Q1、Q2和Q3的发射极都连接V+端，Q1的集电极作为输出电流IO端。

[0030] 结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，[0031] 所述ITP型单元的一种具体实现方式包括使用5个MOS管实现；连接关系为：以NMOS管M4的栅极作为VT端，以NMOS管M5的栅极作为VS端，M4和M5的源极连接在一起作为IS端，M4和M5的体连接在一起并连接到V-端；M4的漏极连接PMOS管M1的漏极和栅极；M5的漏极连接PMOS管M2的漏极和栅极以及PMOS管M3的栅极；M1的源极和体连接V+端，M2的源极和体连接V+端，PMOS管M3的源极和体都连接V+端，漏极作为IO端。

[0032] 结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，[0033] 所述ITP型单元的等价实现方式包括使用3个PNP晶体管和2个MOS管实现；连接关系为：MOS管M1的栅极作为温度电压输入端VT，MOS管M2的栅极作为阈值电压输入端VS，MOS管M1和M2的源极连接在一起作为工作电流控制端IS，M1和M2的体连接在一起并连接到端口V-；M2的漏极连接到PNP晶体管Q2的集电极和基极以及PNP晶体管Q3的基极；M1的漏极连接PNP晶体管Q1的集电极和基极；Q1、Q2和Q3的发射极都连接V+端，Q3的集电极作为输出电流IO端。

[0034] 结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，[0035] 所述ITC型单元的一种具体实现方式包括使用10个MOS管实现；连接关系为：NMOS管M4的栅极与NMOS管M9的栅极连接在一起作为温度电压输入端VT，NMOS管M5的栅极作为阈值电压输入端VSL，NMOS管M10的栅极作为阈值电压输入端VSR，M4、M5、M9和M10的体连接在一起作为V-端，M4与M5的源极连接在一起作为一个工作电流控制端IS1，M9和M10的源极连接在一起作为另一个工作电流控制端IS2，M4的漏极连接PMOS管M1的栅极和漏极，M5的漏极连接PMOS管M2的栅极和漏极以及PMOS管M3的栅极，M9的漏极连接PMOS管M6的栅极和PMOS管M7的栅极和漏极，M10的漏极连接PMOS管M8的栅极和漏极；M3的漏极连接M6的源极，M6的漏极作为IO端，M1、M2、M3、M7和M8的源极连接V+端，M1、M2、M3、M6、M7和M8的体连接V+端。

[0036] 结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，[0037] 所述ITC型单元的等价实现方式包括使用4个NMOS管和6个PNP晶体管实现，连接关系为：NMOS管M4的栅极与NMOS管M9的栅极连接在一起作为温度电压输入端VT，NMOS管M5的栅极作为阈值电压输入端VSL，NMOS管M10的栅极作为阈值电压输入端VSR，M4、M5、M9和M10的体连接在一起作为V-端，M4与M5的源极连接在一起作为一个工作电流控制端IS1，M9和M10的源极连接在一起作为另一个工作电流控制端IS2，M4的漏极与PNP晶体管Q1的集电极和基极连接，M5的漏极与PNP晶体管Q2的集电极和基极以及PNP晶体管Q3的基极连接，M9的漏极与PNP晶体管Q5的集电极和基极以及PNP晶体管Q4的基极连接，M10的漏极与PNP晶体管Q6的集电极和基极连接。Q3的集电极与Q4的发射极连接，Q4的集电极作为IO端；Q1、Q2、Q3、Q5和Q6的发射极连接V+端。

[0038] 本发明实施例提供一种温度补偿电路，通过补偿电流生成电路等价为一种用模拟电路实现的人工神经元网络，调整其中各个单元电路的阈值电压和工作电流，可以生成随温度按任意函数关系变化的补偿电流，可对多种典型电路进行较高精度的温度补偿。附图说明

[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

[0040] 图1是本发明实施例提供的一种温度补偿电路整体示意图；

[0041] 图2是本发明实施例提供的参考电压生成子电路、电流源子电路和温度传感器子电路的示意图；

[0042] 图3是本发明实施例提供的一种镜像电流生成子电路的示意图；

[0043] 图4是本发明实施例提供的一种低温补偿子电路示意图；

[0044] 图5是本发明实施例提供的ITN型单元电路基本实现方式示意图；

[0045] 图6是本发明实施例提供的ITN型单元电路的等价实现方式示意图；

[0046] 图7是本发明实施例提供的一种高温补偿子电路示意图；

[0047] 图8是本发明实施例提供的ITP型单元电路基本实现方式示意图；

[0048] 图9是本发明实施例提供的ITP型单元电路的等价实现方式示意图；

[0049] 图10是本发明实施例提供的一种区间温度补偿子电路示意图；

[0050] 图11是本发明实施例提供的ITC型单元电路基本实现方式示意图；

[0051] 图12是本发明实施例提供的ITC型单元电路的等价实现方式示意图。

具体实施方式

[0052] 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实施方式作进一步地详细描述。

[0053] 本发明实施例提供一种温度补偿电路，应用于集成电路中的温度补偿。该电路的设计思想是利用三种单元电路来合成随温度按需要的规律变化的补偿电流。低温补偿子电路由若干个ITN型单元电路构成，用于产生在低温段起作用的补偿电流。高温补偿子电路由若干个ITP型单元电路构成，用于产生在高温段起作用的补偿电流。区间温度补偿子电路由若干个ITC型单元电路构成，用于在特定温度区间产生补偿电流。以上各子电路中的单元电路数量以及各个单元电路的阈值电压、工作电流都可以根据待补偿的电路的需要确定，可合成任意形状的I(T)曲线，故可提高补偿精度。

[0054] 本发明实施例提供了一种温度补偿电路，参照图1所示，该补偿电路1包括：

[0055] 参考电压生成子电路U1、电流源子电路U2、温度传感器子电路U3，补偿电流生成子电路U4和镜像电流生成子电路U5。其中参考电压生成子电路U1与电流源子电路U2和温度传感器子电路U3及补偿电流生成子电路U4相连接。电流源子电路与参考电压生成子电路U1、和温度传感器子电路U3以及镜像电流生成子电路U5相连接。温度传感器子电路U3与电流源子电路U2以及补偿电流生成子电路U4相连接。补偿电流生成子电路U4与参考电压生成子电路U1及镜像电流生成子电路U5连接；

[0056] 其中，补偿电流生成子电路U4至少包括低温补偿子电路、高温补偿子电路以及区间温度补偿子电路中的任意一个；

[0057] 参考电压生成子电路U1的作用是产生电流源子电路U2和补偿电流生成子电路U4需要的各种参考电压。该电路可用一个带隙基准源和电阻分压网络实现，图2中的基准电源的输出为2.5V，经电阻分压后可得到0-2.5V之间的任意参考电压。本发明中使用的带隙基准电压源只需要保证在工作温度范围内的输出电压在2.5±2.5mv以内即可，这种精度的带隙基准电压源设计属于集成电路设计中的基本问题。图2中的电路仅是一种实现方法，任何能够实现上述功能的电路都属于本发明所述的参考电压生成子电路。

[0058] 电流源子电路的作用是生成基本不随工作电源变化的基准电流。在图2中，基准电压经电阻网络分压后产生的参考电压VR连接到放大器A的同相输入端，由于放大器的放大倍数很高，在负反馈方式下，其反相输入端电压可以认为与同相输入端电压相等，因此VF＝VR。由于VF＝VR＝I1R1，所以I1＝VR/R1。图2取自一个高精度基准电流的设计，IO1是基本电流源的输出，该电流用来与补偿电流相叠加，以获得低温度系数的电流。如果所述温度补偿电路用于其它电路的补偿，IO1不是必须的。IO1是I1的镜像电流，有IO1＝kI1，这里k是由M1和M2管的尺寸决定的。由于集成电路中的电阻普遍存在±20％左右的工艺偏差，要保证I1的绝对精度，必须在制造后进行修调。图2中的分压网络的作用之一是就是通过调整VR来调整I1及IO1。由于VR是由基准电压分压得到的，如果分压电阻由相同材料的电阻构成，VR的温度系数与基准电压相同。如果基准电压的温度系数足够小，则电流I1的温度系数主要由电阻R1的温度系数决定。需要强调的是，图2中的电流源电路仅是其实现方法之一，任何能够产生基本不随工作电源电压变化的电流的电路，都属于本发明定义的电流源电路。

[0059] 温度传感器子电路U3的作用是产生一个随环境温度线性变化的电压。图2中的I2是I1的一个镜像电流，它为三级管Q1和Q2提供工作电流，并在Q1的集电极产生一个随温度近似线性变化的电压信号VT。显然，该电路有多种显而易见的等价实现方式，例如将三极管改为二极管或PNP型三极管。任何能够产生随温度近似线性变化的电压的电路都属于本发明所述的温度传感器子电路。

[0060] 镜像电流生成子电路的作用是产生补偿电流生成子电路U4所需要的多个基准电流，这些基准电流都与图2中的I1成比例关系，比例系数由MOS管的尺寸参数决定，其作用是决定产生补偿电流生成子电路U4中各个单元电路的最大输出电流或峰值电流。图3给出了该电路的一种实现方式，图中的修调电路是为解决工艺偏差问题增加的，属于可选择使用的部分。该电路也有许多等价实现方式，任何能实现所述功能的电路都属于本发明定义的镜像电流生成子电路。

[0061] 补偿电流生成子电路U4是本发明的核心部分，其作用是产生按补偿对象需要的I(T)函数关系随温度变化的补偿电流。所需要的I(T)函数通常是非线性的连续函数，用电阻、晶体管等基本元件很难实现。本发明的核心思想是首先设计出具有如下函数关系的单元电路。

[0062]

[0063] 其中，IS为最大工作电流，使用时可根据需要设定，TS是阈值温度，使用时可根据需要设定，T是环境温度，IO是输出电流，k1和k2是固定的常数。式(1)所描述的函数关系相当于人工神经元网络理论中的神经元的函数，理论上讲，利用多个单元可合成任意的函数关系。用电路实现式(1)所描述的关系需要两种电路，以解决其中的±号问题。其中一种电路称为低温补偿单元，简称为ITN型单元，其输出电流与各端子电压和电流的关系为[0064]

[0065] 其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VS为是VS端的电压，为固定值。IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数；

[0066] 另一种电路称为高温补偿单元，简称ITP型单元，其输出电流与各端子的电压和电流关系为

[0067]

[0068] 其中，IO是从IO端流出的电流，VT是VT端的电压，VS为是VS端的电压，为固定值。IS是从IS端流出的电流，k是由内部电路结构和参数决定的常数；

[0069] 如果VT连接温度传感器子电路的输出电压，使VT＝V(T)且满足

[0070] V(T)＝-kT+Vmin (4)

[0071] 式中T为环境温度，Vmin为最高温度对应传感器输出电压，k为正常数，则式(2)和(3)就可整理为式(1)。两种单元电路的区别其实只是互换了VT和VS端子，但为保持外部连接关系一致，这里将其定义为两种不同的电路。根据人工神经元网络理论，使用这两种类型的单元电路就可以合成出任意的I(T)关系，但实践中发现，要提高补偿精度，还需要一种能够在某个较窄的温度区间内产生补偿电流的电路，称为区间温度补偿单元，简写为ITC型单元。其输出电流与各输入端和电流控制端的关系如式为

[0072]

[0073] 式中，ΔVs＝VSR-VSL，其中，IO为从IO端流出的电流，VSL为VSL端的电压，VSR为VSR端的电压，VT是VT端的电压，k1和k2是与温度无关的常数，IS为IS1端和IS2端流出的电流，这里假设两个电流的大小都是IS。

[0074] 为叙述方便，将补偿电流生成子电路分为三个部分，分别称为低温补偿子电路、高温补偿子电路和区间温度补偿子电路，各使用一种类型的单元电路实现。其中，低温补偿子电路只包含ITN型单元，高温补偿子电路只包含ITP型单元，区间温度补偿子电路只包含ITC型单元，每个子电路中的单元数量可根据需要确定。

[0075] 所述的ITN、ITP和ITC型单元都可以用集成电路中的基本元件实现，且都有多种实现方法。图5是ITN型单元的一种基本实现方法，由于只使用了NMOS管和PMOS管，可在任何CMOS工艺中实现。图6是一种在功能上等价的实现方法，可在支持PNP晶体管的biCMOS工艺中实现。图8是ITP型单元的基本实现方法，图9是一种等价的实现方法。图11是ITC型单元的基本实现方法，图12是ITC单元的一种等价实现方法。

[0076] 其中，示例行的，本发明实施例提供的一种区间温度补偿电路可以如图10所示；本发明实施例提供的一种ITC型单元可以如图11所示，本发明实施例提供的一种ITC型单元可以如图12所示。

[0077] 本发明实施例提供一种温度补偿电路，通过补偿电流生成电路等价为一种用模拟电路实现的人工神经元网络，调整其中各个单元电路的阈值电压VS和工作电流IS，可以生成随温度按任意函数关系变化的补偿电流，可对多种典型电路进行较高精度的温度补偿。

[0078] 以上实施例仅是本发明的一种较佳实施例，并不用以限制本发明。凡利用本发明提出的电路框架且使用了本发明定义的三种补偿单元均属本发明的保护范围。对本发明定义的各子电路和单元电路的具体实现方式所作的任何修改和等同替换，也均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
AMR磁开关电路的温度补偿电路及补偿方法	2020-05-13	92
一种温度补偿电路	2020-05-11	169
AMR磁开关电路的温度补偿电路及补偿方法	2020-05-13	551
温度补偿电路及具温度补偿的电子装置	2020-05-13	388
温度补偿电路	2020-05-11	561
温度补偿电路	2020-05-11	418
一种数字温度补偿电路及其补偿方法	2020-05-12	745
温度补偿电路及具温度补偿的电子装置	2020-05-12	650
温度补偿带隙基准电路	2020-05-12	317
温度补偿电路	2020-05-12	967

一种温度补偿电路

一种温度补偿电路

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：