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：微电子学与计算机, 2022, 39(07): 108-114.

DOI：10.19304/J.ISSN1000-7180.2022.0059

• 双极晶体管
• 高精度
• 温度传感器
• 斩波器
• 放缩式
• 模数转换器

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110 nm 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0.18 mm2.测试结果表明，该温度传感器，在3 V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4 ms,电路功耗为12.3μA.

• 单位
  南开大学