新型低功耗CMOS片上温度传感器设计.pdf

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1、第24卷第7期传感技术学报VolI24No．72011年7月CHINESE】OURNALOFSENSORSANDACTUATORSJuly2011DesignofNewLow-PowerConsumptionon-ChipCMOSTemperatureSensorLINRong，CAIMin，HUANGWeichao，LIZhengping，1．SchoolofElectronicandInformationEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510640，China＼2．GuangzhouRunx

2、inInformationand?bchnologyCo．，Ltd．，Guangzhou510663，China，Abstract：InordertomeasurethetemperatureoftheVLSIchipsurfaceaccurately，monitorthecircuitworkstateandprotectfromover—heating，anewcircuitconfigurationhasbeenadoptedtodesignthetemperaturesensorinthiswork．Firstly，thedifferencebetweenthe

3、base—emittervoltageAVBEoftwobipolartransistorshasaP11ATcharacteristicsandsuchacharacteristicscanbeusedtomeasurethetemperature．Secondly．thePTATcurrentfromthebiascircuitimagecanbeusedtocontrolthethree-orderringoscillator，SOthatanoscillatingsignalwiththefrequencyinproportionaltothetemperatu

4、reisgenerated．Finally，adigitalcircuitisusedtomeasurethefrequencyand8bitdigitaldatawhichrepresentsthetemperature．ThesensorisdesignedbyTSMC0．13txmCMOSprocess．Thelayoutareaisonly0．02mm．Thepowerconsumptionis0．3W(100sample／S)．Thepost—layoutsimulationresultshowsthatthemeasureprecisionis±3．5oC(

5、aftercalibration)inthetemperaturerangefrom一60oCto160℃．Thistemperaturesensorhasthemeritsof：lowpower．highprecisionandsmalllayoutarea．ThecircuitwillbeusedontheWiMAX／LTETransceivertomeasuretheon—chiptemperature．Keywords：CMOS；temperaturesensor；lowpowerconsumption；transceiver；WiMAX／LTEEEACC：72

6、30doi：10．3969／j．issn．1004—1699．2011．07．010新型低功耗CMOS片上温度传感器设计水林荣，蔡敏，黄伟朝，李正平，1．华南理工大学电子与信息学院，广州510640；、＼2．广州润芯信息技术有限公司，广州510663』摘要：为了精确的测量超大规模集成电路芯片表面的温度，监控电路工作状态和进行过热保护，采用一种新型CMOS片上温度传感器结构。首先利用两个衬底PNP管的基一射电压差△的PTAT特性来感测温度，然后利用偏置电路镜像过来的PTAT电流来控制一个三阶的环型振荡器，产生频率与温度成正比的振荡信号，再利用测频电路转化为8位数字。利用0

7、．13mCMOS工艺设计，版图面积仅为0．02mm。功耗为0．3tLW(100sample／S)。后版图仿真结果显示，在一60oC到160℃温度范围内的测量精度为±3．5℃(校准后)。该电路具有低功耗、高精度和芯片面积小等优点。该电路将用于WiMAX／LTE收发信机芯片上，对芯片表面温度进行监控。关键词：CMOS；温度传感器；低功耗；收发信机；WiMAX／LTE中图分类号：TP212．11文献标识码：A文章编号：1004—1699(2011)07—0981—05随着集成电路技术的发展，集成度迅速提高，芯E—AADC得到数字输出，该文献报道