CN108709646B - 一种温度检测采样电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度检测采样电路，包括：温度参考电压采集模块、缓冲模块、放大模块和比较模块；其中，所述温度参考电压采集模块用于输出第一路温度参考电压和第二路温度参考电压；所述缓冲模块用于控制所述第一路温度参考电压的稳定性；所述放大模块用于将所述第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压进行放大处理，并输出与所述第一路温度参考电压相关的温度采样电压；所述比较模块用于依据所述温度采样电压和基准电压去除所述第一路温度参考电压，并输出目标温度采样电压。该温度检测采样电路与制作工艺变化无关，且温度检测结果精确度高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路技术领域，更具体地说，尤其涉及一种温度检测采样电路。
背景技术
目前，各种各样的电子设备上均配备有喇叭设备，喇叭的可靠性在消费电子领域越来越得到重视，特别是手机等移动终端应用领域。在喇叭工作过程中，需要将喇叭的阻抗数据实时传输至处理器，处理器依据阻抗的变化控制音乐的幅度，以使使喇叭工作在可靠范围内，起到保护喇叭的作用。
在D类音频功率放大器应用中，通过在D类音频功率放大器的输出级检测电压和电流，常见的电流检测方式为输出级上串联几十毫欧姆的金属电阻，将电流转换为电压，再经过模数转换器从而得到喇叭上流过的电流值。但是金属电阻存在较大的温度系数，随着芯片温度升高，金属电阻的阻值变大，此时电阻上的压降也会变大，导致喇叭电流检测值偏大，进而影响喇叭的正常工作范围。
因此，D类音频功率放大器需要检测芯片的温度，消除温度变化对喇叭电流检测的影响。
但是，目前现有技术对D类音频功率放大器的温度检测的误差较大，且会随着制造工艺的波动而变化，导致温度采样过程中出现偏差，使得温度检测结果存在较大误差。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种温度检测采样电路，该温度检测采样电路与制作工艺变化无关，且温度检测结果精确度高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种温度检测采样电路，所述温度检测采样电路包括：温度参考电压采集模块、缓冲模块、放大模块和比较模块；
其中，所述温度参考电压采集模块用于输出第一路温度参考电压和第二路温度参考电压；
所述缓冲模块用于控制所述第一路温度参考电压的稳定性；
所述放大模块用于将所述第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压进行放大处理，并输出与所述第一路温度参考电压相关的温度采样电压；
所述比较模块用于依据所述温度采样电压和基准电压去除所述第一路温度参考电压，并输出目标温度采样电压。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述温度参考电压采集模块包括：第一电流源、第二电流源、第一三极管和第二三极管；
其中，所述第一电流源的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一电流源的另一端与电压输入端连接；
所述第一三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接后接地连接；
所述第二电流源的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二电流源的另一端与所述电压输入端连接；
所述第二三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接后接地连接。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述第二电流源发出的电流值为所述第一电流源发出的电流值的10倍。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述第一三极管的面积与所述第二三极管的面积相同。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述缓冲模块包括：第一运算放大器；
其中，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述放大模块包括：第二运算放大器、第一电阻和第二电阻；
其中，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一电阻的一端连接；
所述第一电阻的另一端与所述第一运算放大器的输出端连接；
所述第二电阻的一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二运算放大器的输出端连接；
所述第二运算放大器的输出端用于输出所述温度采样电压。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述第二电阻的阻值是所述第一电阻的阻值的11倍。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述比较模块包括：第三运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；
其中，所述第三电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接；
所述第四电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端接地连接；
所述第五电阻的一端与所述基准电压的输入端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接；
所述第六电阻的一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端连接；
所述第三运算放大器的输出端用于输出所述目标温度采样电压。
优选的，在上述温度检测采样电路中，所述三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值、所述第五电阻的阻值以及所述第六电阻的阻值相同。
通过上述描述可知，本发明提供的一种温度检测采样电路，所述温度检测采样电路包括：温度参考电压采集模块、缓冲模块、放大模块和比较模块；其中，所述温度参考电压采集模块用于输出第一路温度参考电压和第二路温度参考电压；所述缓冲模块用于控制所述第一路温度参考电压的稳定性；所述放大模块用于将所述第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压进行放大处理，并输出与所述第一路温度参考电压相关的温度采样电压；所述比较模块用于依据所述温度采样电压和基准电压去除所述第一路温度参考电压，并输出目标温度采样电压。
通过上述描述可知，该温度检测采样电路最终输出的目标温度采样电压与所述温度参考电压采集模块输出的第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压均没有关系，也就消除了温度参考电压采集模块中温度检测器件自身工艺变化对目标温度采样电压的影响，提高了温度检测结果的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种温度检测采样电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种温度检测采样电路的具体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种温度检测采样电路的结构示意图，所述温度检测采样电路包括：温度参考电压采集模块11、缓冲模块12、放大模块13和比较模块14。
其中，所述温度参考电压采集模块11用于输出第一路温度参考电压和第二路温度参考电压。
所述缓冲模块12用于控制所述第一路温度参考电压的稳定性。
所述放大模块13用于将所述第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压进行放大处理，并输出与所述第一路温度参考电压相关的温度采样电压。
所述比较模块14用于依据所述温度采样电压和基准电压去除所述第一路温度参考电压，并输出目标温度采样电压。
具体的，所述温度参考电压采集模块11的第一输出端与所述放大模块13的第一输入端连接，所述温度参考电压采集模块11的第二输出端与所述缓冲模块12的输入端连接，所述缓冲模块12的输出端与所述放大模块13的第二输入端连接。
所述温度参考电压采集模块11通过其第一输出端将所述第二温度参考电压输入至所述放大模块13的第一输入端。
所述温度参考电压采集模块11通过其第二输出端将所述第一温度参考电压通过所述缓冲模块12输入至所述放大模块13的第二输入端。
所述放大模块13的输出端与所述比较模块14的第一输入端连接，所述比较模块14的第二输入端与所述基准电压的输入端连接。
通过上述描述可知，该温度检测采样电路最终输出的目标温度采样电压与所述温度参考电压采集模块输出的第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压均没有关系，也就消除了温度参考电压采集模块中温度检测器件自身工艺变化对目标温度采样电压的影响，提高了温度检测结果的精确度。
进一步的，如图2所示，所述温度参考电压采集模块11包括：第一电流源I1、第二电流源I2、第一三极管Q1和第二三极管Q2。
其中，所述第一电流源I1的一端与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第一电流源I1的另一端与电压输入端Vcc连接。
所述第一三极管Q1的基极与所述第一三极管Q1的集电极连接后接地连接。
所述第二电流源I2的一端与所述第二三极管Q2的发射极连接，所述第二电流源I2的另一端与所述电压输入端Vcc连接。
所述第二三极管Q2的基极与所述第二三极管Q2的集电极连接后接地连接。
具体的，利用双极性第一三极管Q1产生其基极-发射极结电压，即第一路温度参考电压VBE1，利用双极性第二三极管Q2产生其基极-发射极结电压，即第二路温度参考电压VBE2。
其中，
其中，VT表示热电压，Ic1表示第一三极管Q1的集电极电流，Is1表示第一三极管Q1的饱和电流。
同理，
其中，VT表示热电压，Ic2表示第二三极管Q2的集电极电流，Is2表示第二三极管Q2的饱和电流。
通过公式(1)和公式(2)可知，由于Ic1、Is1、Ic2和Is2均与温度有关，因此VBE1和VBE2随着温度的变化并不呈线性关系，若将VBE1和VBE2作为温度检测的结果，其结果误差较大，因此，在本发明实施例中，后续对VBE1和VBE2再进行处理，以提高最终的温度检测结果的精确度。
并且，温度参考电压采集模块11中温度检测器件第一三极管Q1和第二三极管Q2自身工艺变化会对目标温度采样电压造成影响。
进一步的，所述第二电流源I2发出的电流值为所述第一电流源I1发出的电流值的10倍。
也就是说，10Ic1＝Ic2 (3)
进一步的，所述第一三极管Q1的面积与所述第二三极管Q2的面积相同。
也就是说，Is1＝Is2 (4)
进一步的，如图2所示，所述缓冲模块12包括：第一运算放大器21。
其中，所述第一运算放大器21的同相输入端与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第一运算放大器21的反相输入端与所述第一运算放大器21的输出端连接。
具体的，所述第一运算放大器21起到缓冲的作用，以使所述第一电流源I1发出的电流全部流入所述第一三级管Q1，以提高所述第一路温度参考电压的稳定性。
进一步的，如图2所示，所述放大模块13包括：第二运算放大器22、第一电阻R1和第二电阻R2。
其中，所述第二运算放大器22的同相输入端与所述第二三极管Q2的发射极连接，所述第二运算放大器22的反相输入端与所述第一电阻R1的一端连接。
所述第一电阻R1的另一端与所述第一运算放大器21的输出端连接。
所述第二电阻R2的一端与所述第二运算放大器22的反相输入端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第二运算放大器22的输出端连接。
所述第二运算放大器22的输出端用于输出所述温度采样电压。
具体的，所述第二电阻R2的阻值是所述第一电阻R1的阻值的11倍。
也就是说，R2＝11R1 (6)
通过运算放大器的“虚短”特性可知：
其中，VTS表示温度采样电压。
将公式(6)代入公式(7)可得：
公式(8)化简得出：VTS＝12VBE2-11VBE1 (9)
将公式(1)、公式(2)、公式(3)和公式(4)代入公式(9)可知：
对公式(10)整理可得：
即，VTS＝VTLn(1012)+VBE1 (12)
最终可得，VTS＝27.63VT+VBE1 (13)
通过上述描述可知，温度采样电压VTS还是跟第一温度参考电压VBE1相关，其温度检测结果还是存在误差。
进一步的，如图2所示，所述比较模块14包括：第三运算放大器23、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6。
其中，所述第三电阻R3的一端与所述第二运算放大器22的输出端连接，所述第三电阻R3的另一端与所述第三运算放大器23的同相输入端连接。
所述第四电阻R4的一端与所述第三运算放大器23的同相输入端连接，所述第四电阻R4的另一端接地连接。
所述第五电阻R5的一端与所述基准电压的输入端连接，所述第五电阻R5的另一端与所述第三运算放大器23的反相输入端连接。
所述第六电阻R6的一端与所述第三运算放大器23的反相输入端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第三运算放大器23的输出端连接。
所述第三运算放大器23的输出端用于输出所述目标温度采样电压。
其中，所述三电阻R3的阻值、所述第四电阻R4的阻值、所述第五电阻R5的阻值以及所述第六电阻R6的阻值相同。
具体的，依据所述第一三极管Q1的工艺特性，设定基准电压VBG为：
VBG＝22.46VT+VBE1 (14)
将公式(14)代入公式(13)可得：
VTS＝5.17VT+VBG (15)
那么，所述第三运算放大器23的输出电压，即目标温度采样电压VOUT为：
VOUT＝VTS-VBG＝5.17VT (16)
由于热电压VT具有正温度系数，表现为：
那么，
因此，目标温度采样电压VOUT∝0.45mV/℃，与温度变化量具有良好的线性关系，相比较温度采样电压VTS而言，此时的目标温度采样电压VOUT与第一温度参考电压VBE1和第二温度参考电压VBE2和基准电压VBG均没有关系，也就说明，最终输出的目标温度采样电压VOUT与温度参考电压采集模块中温度检测器件第一三极管和第二三极管自身工艺变化不再发生改变。
由此可知，本发明提供的一种温度检测采样电路与工艺变化无关，极大程度的提高了温度检测结果的准确性。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种温度检测采样电路，其特征在于，所述温度检测采样电路包括：温度参考电压采集模块、缓冲模块、放大模块和比较模块；
其中，所述温度参考电压采集模块用于输出第一路温度参考电压和第二路温度参考电压；
所述缓冲模块用于控制所述第一路温度参考电压的稳定性；
所述放大模块用于将所述第一路温度参考电压和所述第二路温度参考电压进行放大处理，并输出与所述第一路温度参考电压相关的温度采样电压；
所述比较模块用于依据所述温度采样电压和基准电压去除所述第一路温度参考电压，并输出目标温度采样电压；
所述温度采样模块包括第一电流源、第二电流源、第一三极管和第二三极管；其中，所述第一电流源的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一电流源的另一端与电压输入端连接；所述第一三极管的基极与所述第一三极管的集电极连接后接地连接；所述第二电流源的一端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二电流源的另一端与所述电压输入端连接；所述第二三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接后接地连接；
所述放大模块包括：第二运算放大器、第一电阻和第二电阻；其中，所述第二运算放大器的同相输入端与所述第二三极管的发射极连接，所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端与第一运算放大器的输出端连接；所述第二电阻的一端与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第二运算放大器的输出端连接；所述第二运算放大器的输出端用于输出所述温度采样电压；
所述比较模块包括：第三运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻；其中，所述第三电阻的一端与所述第二运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接；所述第四电阻的一端与所述第三运算放大器的同相输入端连接，所述第四电阻的另一端接地连接；所述第五电阻的一端与所述基准电压的输入端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接；所述第六电阻的一端与所述第三运算放大器的反相输入端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三运算放大器的输出端连接；
所述第三运算放大器的输出端用于输出所述目标温度采样电压。
2.根据权利要求1所述的温度检测采样电路，其特征在于，所述第二电流源发出的电流值为所述第一电流源发出的电流值的10倍。
3.根据权利要求1所述的温度检测采样电路，其特征在于，所述第一三极管的面积与所述第二三极管的面积相同。
4.根据权利要求1所述的温度检测采样电路，其特征在于，所述缓冲模块包括：第一运算放大器；
其中，所述第一运算放大器的同相输入端与所述第一三极管的发射极连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接。
5.根据权利要求1所述的温度检测采样电路，其特征在于，所述第二电阻的阻值是所述第一电阻的阻值的11倍。
6.根据权利要求1所述的温度检测采样电路，其特征在于，所述三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值、所述第五电阻的阻值以及所述第六电阻的阻值相同。
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