一种低功耗的MOS管温度传感器电路

一种低功耗的mos管温度传感器电路
技术领域
1.本发明涉及模拟集成电路领域，具体涉及一种低功耗的mos管温度传感器电路。


背景技术：

2.随着物联网的不断发展，电子产品越来越便携化，对于现在电子产品的性能需求越来越高，最主要的就是功耗问题。
3.图1为传统检测温度的电路结构，它可以产生ptat(与温度成正比)电压。电路正常工作时，需要ptat电流保持平衡，就要求运放正负输入端的电压相等，p1、p2两管的漏电相同。为了避免工艺引起的误差，就引入r1、r2、r3来调节支路电流。但这个结构需要加入运放才能实现功能，且运放需要工作在饱和区，这就增加了运放的功耗，整体电路的功耗增加了许多，这对于现在便携设备的功耗需求增加了难度。


技术实现要素：

4.针对上述存在问题或不足，为解决现有温度检测电路功耗过高的问题，本发明提出了一种低功耗的mos管温度传感器电路。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种低功耗的mos管温度传感器电路，包括检测温度模块和分压模块。
7.所述检测温度模块包括完全相同的2个pmos管和完全相同的m 2个nmos管，m≥10，构成小电流支路i1和大电流支路i2两条支路。
8.小电流支路i1支路，包括m个nmos管和pmos管mp1；pmos管mp1的源极接外部电源，mp1栅极与漏极短接在一起，且mp1的漏极接在第m nmos管mam的漏极上；小电流支路i1的m个nmos管分别为第一nmos管ma1、第二nmos管ma2、依此直至第m nmos管mam，按编号从大至小以在前的nmos管源极接在后nmos管漏极的方式依次串联构成；第一nmos管ma1的源极接地。
9.大电流支路i2支路包括第m 1nmos管mb2、第m 2nmos管mb1和pmos管mp2。pmos管mp2的源极接外部电源，mp2栅极与漏极短接在一起；mp2的漏极接第m 1nmos管mb2的漏极上，第m 1nmos管mb2的源极接第m 2nmos管mb1的漏极，第m 2nmos管mb1的源极接地。且第m 1nmos管mb2的栅极接第m nmos管mam的栅极，第m 2nmos管mb1的栅极接第一nmos管ma1的栅极。
10.检测温度模块连接外部电源和地，输入端接分压模块，pmos管mp1和mp2分别构成的电流镜作为输出端复制并输出。
11.所述分压模块由n个pmos管构成，n≥12，各pmos管的栅极和漏极短接形成二极管连接形式，n个pmos管按编号大小以在前的pmos管漏极接在后pmos管源极的方式依次串联构成；对于第一个pmos管p1，其源极接基准电压作为分压模块的输入端，第n个pmos管pn的漏极接地。
12.第i个pmos管pi的漏极接第m nmos管mam栅极，1≤i《n，以在后的pmos管p
i 1
的漏极接i1支路在前nmos管ma
m-1
的栅极，第i m-1pmos管p
i m-1
接第一nmos管ma1栅极，i m《n。pmos管pi至p
i m-1
的栅极作为分压模块的输出端接检测温度模块，分压模块把基准电压提供的电
压分压成需要的电压值。
13.进一步的，所述基准电压提供的电压为300～600mv，以进一步的降低功耗。
14.进一步的，所述n个pmos管完全相同，均分基准电压，以使得两点校正处理的误差值更小。
15.本发明根据mos管的亚阈区特性，将工作在相等的栅极电压下的两个相同的nmos管ma1和mb1给予不同的漏源电压，得到与温度相关的不同大小的电流值，对这两条支路i1和i2的电流作比，然后进行两点校正处理，得到该电路的温度误差值。由于本发明的mos管均工作在亚阈值区，能够得到与温度有关的电流值，且电流值较小，能实现低功耗的特点。
16.综上所述，本发明提供的低功耗的mos管温度传感器电路，实现了：当输入特定的电源电压时，可以使电路模块的mos管均工作在亚阈区，且输出感温电流受工艺偏差的影响较小；输出电流可以通过电流镜结构复制输出到所需要的其他模块里区，且本电路的器件工作均在亚阈区，能够得到与温度有关的电流值，且电流值较小，能实现低功耗的特点。
附图说明
17.图1为现有ptat电压电路结构图；
18.图2为本发明的mos管温度传感器电路框图；
19.图3为实施例的分压模块电路图；
20.图4为实施例的检测温度模块电路图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，详述本发明的技术方案。
22.如图2所示，当一个基准电压源输出电压为400mv时，会通过栅漏短接的二极管形式的相同pmos管串联通路，这些pmos管均分这400mv的基准电压。然后通过特定的pmos管的漏极分别接在温度检测模块的nmos管的栅极上，根据mos管的亚阈区特性，从而生成与温度有关的电流，对这两条支路的电流作比之后得到的比值进行两点校准，就能得到该电路的温度误差值，整个模块电路能实现检测温度的特点。
23.本实施例的分压模块具体参见图3，n＝100，这100个pmos管采用栅漏短接的二极管形式。对基准电压源输出的400mv电压进pmos进行均分，每个pmos管分得的电压为4mv。
24.图4为本实施例的检测温度模块，m＝25，将分压模块中的部分特定(i＝46)pmos管的栅极接在检测温度模块里的nmos栅极上，就形成了完整的电路结构。从ma
1-ma
25
依次连续接在分压模块中不同pmos管的漏极上，以在后的pmos管的漏极接i1支路在前nmos管的栅极；第二十五nmos管ma
25
的栅极接第四十六pmos管p
46
的漏极，第一nmos管ma1的栅极接第七十pmos管p
70
的漏极。
25.根据mos管亚阈值电流公式可得，i1支路，第一nmos管ma1的vds值为4mv，第二个指数项不能省略，产生的电流为：
[0026][0027]
i2支路，第二十五nmos管ma
25
的vds为96mv，所以第二个指数项可以省掉，即产生的电流为：
[0028][0029]
将这两条支路的电流进行作比，得到i2/i1＝1/1-exp((-v
ds
)/v
t
)。然后对这个公式进行级数展开得到i2/i1＝v
t
/v
ds
c。c为常数，v
t
为与温度成正比的热电压。对这两条支路的电流比值进行两点校正处理，就可以得到所测温度范围的温度误差值。如若需要对这两条支路的电流进行下一步处理，可以通过图4中的pmos管做电流镜复制到所需的电路中去。
[0030]
通过以上实施例可见：本发明提供的低功耗的mos管温度传感器电路，实现了当输入特定的电源电压时，可以使电路模块的mos管均工作在亚阈区，且输出感温电流受工艺偏差的影响较小；输出电流可以通过电流镜结构复制输出到所需要的其他模块里区，且本电路的器件工作均在亚阈区，能够得到与温度有关的电流值，且电流值较小，能实现低功耗的特点。