一种高精度BJT温度传感器的设计

• 作者: 国千崧 马侠 王美玉 冯景彬 肖知明 胡伟波
• 来源期刊: 微电子学与计算机
• 关键词: 双极晶体管 高精度 温度传感器 斩波器 放缩式 模数转换器
• 年，卷（期）: 2022,（7）
• 所属期刊栏目: 模拟与混合信号电路
• 页码范围: 108-114
• 页数: 6页
• 分类号: TN47
• 语种: 中文
• DOI: 10.19304/J.ISSN1000-7180.2022.0059

摘要

基于CMOS工艺，提出并实现了一种高精度的基于双极晶体管(BJT)的温度传感器，其由模拟前端和放缩式模数转换器(Zoom ADC)构成.模拟前端由偏置电路、感温电路和数字控制电路构成.其中，在偏置电路中加入了斩波器(Chopper), 并用低通滤波器滤除其纹波，降低了电路的噪声，提升了感温精度。为实现对模拟前端输出结果准确的数字化，采用了放缩式模数转换器，其融合了基于逐次逼近(SAR)的粗转换和基于Σ-Δ的细转换.首先，由5-bit SAR ADC对于模拟前端的输出进行粗量化，随后，再由Σ-ΔADC对经过粗量化后的剩余电压进行细量化.该结构能够在较低的功耗下，实现高精度和高线性度.在110nm CMOS工艺下实现该温度传感器，以验证上述结构的有效性，芯片的面积为0.18mm2.测试结果表明，该温度传感器，在3V供电电压和-45~+85℃的温度范围内，实现了±0.25℃的转换误差，过采样率为128倍，转换时间为4ms，电路功耗为12.3μA.