CN101995301A - 集成电路温度检测电路及其校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接，在校准高温下确定一校准高温微调值，在校准低温下确定一校准低温微调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，实现对集成电路温度检测电路的校准。本发明的集成电路温度检测电路校准方便。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术，特别涉及一种集成电路温度检测电路及其校准方法。
背景技术
为了保证集成电路工作在安全温度下，需要检测集成电路内的温度，当集成电路内的温度超出安全温度范围时给出报警信号。为此，通常需要在集成电路内设置温度检测电路，原理如图1所示，包括一正温度系数电流源，一电阻串R2，一负温度系数电压电路，二比较器，所述正温度系数电流源接一电阻串R2，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头和安全低温电阻串抽头，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比较器，所述高温比较器正输入端接所述负温度系数电压电路输出端，负输入端接安全高温电阻串抽头，所述低温比较器负输入端接所述负温度系数电压电路输出端，正输入端接安全低温电阻串抽头；在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述高温比较器输出高温报警信号，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述低温比较器输出低温报警信号。
但由于受到工艺偏差的影响，不可避免的会带来温度检测电路检测温度的偏移误差，不能精确的检测温度，需要对其进行校准，为此，在所述电阻串R2同地之间串接一微调电阻r，所述集成电路温度检测电路能通过改变外接微调控制信号微调(trimming)值，改变所述微调电阻r的阻值，以进行校准。校准的方法是在安全高压温度及安全低压温度下，通过改变外接微调控制信号微调(trimming)值，检查所述二比较器输出是否有逻辑电平变化，从而确定一合适的微调(trimming)值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现温度检测电路的校准。但这样的校准有两个问题：一是要检测的温度往往是低达-40℃的安全低压温度或者高达120℃安全高压温度等，要在机台上测试这样的温度会带来很大困难，甚至不可能测试，二是如果有多个检测温度，必须在每一个温度下进行测试，带来很大工作量，增加了测试成本。
一常见集成电路温度检测电路如图2所示，图2中的集成电路温度检测电路，包括MOS管比例电流镜、运算放大器A1、第一PNP管Q1、第二PNP管Q2、第三PNP管Q3、第一电阻R1、电阻串R2、微调电阻r、二比较器，所述MOS比例电流镜包括PMOS第一MOS管MP1、PMOS第二MOS管MP2、PMOS第三MOS管MP3、PMOS第四MOS管MP4，其中第一MOS管MP1、第二MOS管MP2、第三MOS管MP3、第四MOS管MP4的宽长比例为1∶1∶k∶1，k为比例常数，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所述运算放大器输出端，第一MOS管MP1的漏极接所述运算放大器A1正输入端及第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接第一PNP管Q1的发射极，第二MOS管MP2的漏极接所述运算放大器A1负输入端及第二PNP管Q2的发射极，第一PNP管Q1及第二PNP管Q2的基极、集电极接地，PMOS第三MOS管MP3的漏极接所述电阻串R2一端，所述电阻串R2另一端接所述微调电阻r一端，所述微调电阻r另一端接地，所述PMOS第三MOS管MP3的漏极输出正温度系数电流，PMOS第四MOS管MP4漏极接第三PNP管Q3发射极，第三PNP管Q3的基极及集电极接地，所述第三PNP管Q3的发射极输出约0.7V的负温度系数电压Vbe。所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变微调控制信号微调值能改变所述微调电阻r的阻值。所述电阻串R2上设有安全高温电阻串抽头和安全低温电阻串抽头，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比较器，所述高温比较器负输入端接所述电阻串R2的安全高温电阻串抽头，正输入端接所述第三PNP管Q3的发射极，所述低温比较器正输入端接所述电阻串R2的安全低温电阻串抽头，负输入端接所述第三PNP管Q3的发射极。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集成电路温度检测电路及其校准方法，其校准方便。
为解决上述技术问题，本发明的一种集成电路温度检测电路，包括一正温度系数电流源，一电阻串，一微调电阻，一负温度系数电压电路，一选择开关电路，低温比较器和高温比较器；
所述正温度系数电流源接所述电阻串一端，所述电阻串另一端接所述微调电阻一端，所述微调电阻另一端接地，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安全低温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述低温比较器正输入端，所述负温度系数电压电路输出端接所述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；
所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微调值能改变所述微调电阻的阻值，
所述集成电路温度检测电路，能外接选择开关控制信号，能通过外接的选择开关控制信号控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，或者控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准高温时，校准高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准低温时，校准低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压。
本发明还提供了一种所述集成电路温度检测电路的校准方法，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接；在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调值；在校准低温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低温微调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻的微调值，对所述微调电阻的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。
校准高温低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温。
本发明的集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接，在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调(trimming)值；在校准低温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低温微调(trimming)值，将所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。由于温度检测电路的线性度，在特定的测试温度校准后，需要检测的温度也随之校准，本发明的集成电路温度检测电路，由于校准低温和校准高温接近于机台测试温度，从而能方便地对集成电路温度检测电路实现校准。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是集成电路内温度检测电路原理图；
图2是一常见集成电路温度检测电路图；
图3是本发明的集成电路温度检测电路原理图；
图4是本发明的集成电路温度检测电路一实施方式示意图。
具体实施方式
本发明的集成电路温度检测电路，如图3所示，在集成电路内设置温度检测电路，包括一正温度系数电流源，一电阻串R2，一微调电阻r，一负温度系数电压电路，一选择开关电路，低温比较器和高温比较器二比较器，所述正温度系数电流源接所述电阻串R2一端，所述电阻串R2另一端接所述微调电阻r一端，所述微调电阻r另一端接地，在所述电阻串R2上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头经选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安全低温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头经选择开关电路接所述低温比较器正输入端，所述负温度系数电压电路输出端接所述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；
所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微调值能改变所述微调电阻r的阻值；能外接选择开关控制信号，当需要对集成电路温度检测电路校准时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，当需要对集成电路进行温度检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述高温比较器输出高温报警信号，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述低温比较器输出低温报警信号。
在设计状态下，当集成电路内的温度为校准高温时，校准高温电阻串抽头上的电压Vtesth等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度为校准低温时，校准低温电阻串抽头上的电压Vtestl等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe。校准高温低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温，通常校准高温略高于机台测试温度，校准低温略低于机台测试温度。一教佳实施例，集成电路的安全高温为120℃，安全低温为-40℃，机台测试温度为55℃，校准高温取62℃，校准低温取48℃。
当需要对集成电路进行温度检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。如此，对集成电路进行温度检测时，当集成电路内的温度高于安全高温时，所述安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，所述高温比较器输出高温报警信号，当集成电路内的温度低于安全低温时，所述安全低温电阻串抽头上的电压Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，所述低温比较器输出低温报警信号。
当需要对集成电路温度检测电路校准时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头；在校准高温下，改变外接微调控制信号微调(trimming)值，当所述高温比较器输出高温告警信号时，确定一校准高温微调(trimming)值；在校准低温下，当所述低温比较器输出低温告警信号时，确定一校准低温微调(trimming)值；将所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。
本发明的集成电路温度检测电路，一实施例如图4所示，图4中的集成电路温度检测电路，包括MOS管比例电流镜、一运算放大器A1、第一PNP管Q1、第二PNP管Q2、第三PNP管Q3、第一电阻R1、一电阻串R2、一微调电阻r、一选择开关电路、二比较器，所述MOS比例电流镜包括PMOS第一MOS管MP1、PMOS第二MOS管MP2、PMOS第三MOS管MP3、PMOS第四MOS管MP4，其中第一MOS管MP1、第二MOS管MP2、第三MOS管MP3、第四MOS管MP4的宽长比例为1∶1∶k∶1，k为比例常数，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所述运算放大器输出端，第一MOS管MP1的漏极接所述运算放大器A1正输入端及第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端接第一PNP管Q1的发射极，第二MOS管MP2的漏极接所述运算放大器A1负输入端及第二PNP管Q2的发射极，第一PNP管Q1及第二PNP管Q2的基极、集电极接地，PMOS第三MOS管MP3的漏极接所述电阻串R2一端，所述电阻串R2另一端接所述微调电阻r一端，所述微调电阻r另一端接地，所述PMOS第三MOS管MP3的漏极输出正温度系数电流，PMOS第四MOS管MP4漏极接第三PNP管Q3发射极，第三PNP管Q3的基极及集电极接地，所述第三PNP管Q3的发射极输出约0.7V的负温度系数电压Vbe。所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变微调控制信号微调值能改变所述微调电阻r的阻值，所述电阻串R2上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，所述安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头接所述选择开关，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比较器，所述高温比较器负输入端、所述低温比较器正输入端接所述选择开关，所述高温比较器正输入端、所述低温比较器负输入端接所述第三PNP管Q3的发射极，所述选择开关电路外接选择开关控制信号，当需要对集成电路温度检测电路校准时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，当需要对集成电路进行温度检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
本发明的集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接，在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调(trimming)值；在校准低温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低温微调(trimming)值，将所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。由于温度检测电路的线性度，在特定的测试温度校准后，需要检测的温度也随之校准，本发明的集成电路温度检测电路，由于校准低温和校准高温接近于机台测试温度，从而能方便地对集成电路温度检测电路实现校准。
Claims (6)
1.一种集成电路温度检测电路，其特征在于，包括一正温度系数电流源，一电阻串，一微调电阻，一负温度系数电压电路，一选择开关电路，低温比较器和高温比较器；
所述正温度系数电流源接所述电阻串一端，所述电阻串另一端接所述微调电阻一端，所述微调电阻另一端接地，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安全低温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述低温比较器正输入端，所述负温度系数电压电路输出端接所述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；
所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微调值能改变所述微调电阻的阻值，
所述集成电路温度检测电路，能外接选择开关控制信号，能通过外接的选择开关控制信号控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，或者控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
2.根据权利要求1所述的集成电路温度检测电路，其特征在于，在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准高温时，校准高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准低温时，校准低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压。
3.根据权利要求1或2所述的集成电路温度检测电路，其特征在于，包括MOS管比例电流镜、一运算放大器、第一PNP管、第二PNP管、第三PNP管、第一电阻、一电阻串、一微调电阻、一选择开关电路、二比较器；
所述MOS比例电流镜包括PMOS第一MOS管、PMOS第二MOS管、PMOS第三MOS管、PMOS第四MOS管，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所述运算放大器输出端，第一MOS管的漏极接所述运算放大器正输入端及第一电阻的一端，第一电阻的另一端接第一PNP管的发射极，第二MOS管的漏极接所述运算放大器负输入端及第二PNP管的发射极，第一PNP管及第二PNP管的基极、集电极接地，PMOS第三MOS管的漏极接所述电阻串一端，所述电阻串另一端接所述微调电阻一端，所述微调电阻另一端接地，所述PMOS第三MOS管的漏极输出正温度系数电流，PMOS第四MOS管漏极接第三PNP管发射极，第三PNP管的基极及集电极接地，所述第三PNP管的发射极输出负温度系数电压；
所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变微调控制信号微调值能改变所述微调电阻的阻值；
所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头接所述选择开关，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比较器，所述高温比较器负输入端、所述低温比较器正输入端接所述选择开关，所述高温比较器正输入端、所述低温比较器负输入端接所述第三PNP管的发射极；
所述选择开关电路外接选择开关控制信号，能控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，或者控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
4.一种权利要求1所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接；在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调值；在校准低温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低温微调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻的微调值，对所述微调电阻的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。
5.根据权利要求4所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，校准高温低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温。
6.根据权利要求5所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，集成电路的安全高温为120℃，安全低温为-40℃，校准高温取62℃，校准低温取48℃。
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