一种新型正反馈式CMOS 温度传感器电路设计

陈力颖 ，杨依林 ，王 浩 ，张思敏

（1.天津工业大学 电子与信息工程学院，天津 300387；2.天津工业大学 天津市光电检测技术与系统重点实验室，天津 300387）

随着半导体行业的发展，集成电路的密度持续增加，导致工作时很容易产生较大热量。尤其对于模拟集成电路而言，温度对其工作性能有重大影响。为了监测芯片内温度以提高系统的可靠性，目前多采用集成片上温度传感器。集成温度传感器具有体积小、易于集成在各种系统中及兼容于CMOS 工艺、易实现大规模制造进而节省成本等优点[1-5]。

目前温度传感器主要分为两大类：时域温度传感器和电压域温度传感器。时域温度传感器主要基于温度敏感频率或者延迟时间。传统时域感温电路受电源电压和非线性等因素的影响较严重，因此具有较大的测温误差，例如文献[6]中的温度传感器设计，此类温度传感器并不适合作为片上温度传感器。而电压域温度传感器采用随温度变化的电压信号表征温度信息，具有高精度与高分辨率等优点，适用于片上热管理，例如文献[7-8]中的温度传感器设计。

传统电压域温度传感器结构主要由bandgap 结构衍生而来，其输出范围较小，不利于提高精度[3]。

本文设计了新型正反馈式温度传感器，在PTAT电流转化部分将运算放大器正反馈结构融入电路中，与电阻结合，对器件由于温度变化产生的微弱信号进行进一步放大，提高了输出摆幅，以达到很高的测量精度和灵敏度，适用于非制冷红外探测器、存储器以及嵌入式系统等芯片内部温度的监测。……