DE102017104434B3

DE102017104434B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, Temperatursensor, Drucksensor und Kombinationssensor

Info

Publication number: DE102017104434B3
Application number: DE102017104434.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Jenkner; Daniel Neumaier
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2037-03-04
Also published as: US11125627B2; US20210356329A1; US20180252594A1

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, auf einen Temperatursensor, auf einen Drucksensor und auf einen Kombinationssensor. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle (12), ausgebildet zum Erhalten zumindest eines Messsignals von einem Temperatursensor. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatur-sensors. Die Vorrichtung umfasst ferner ein Berechnungsmodul (14), ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Das Berechnungsmodul (14) ist ferner ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall. Das Berechnungsmodul (14) ist ferner ausgebildet zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit Konzepten für Temperatursensoren, genauer, aber nicht ausschließlich, mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, mit einem Temperatursensor, mit einem Drucksensor und einem Kombinationssensor.
Hintergrund
Temperatursensoren werden in vielen Anwendungen genutzt. Neben dem Feststellen einer Temperatur, etwa in einer Wetterstation, werden Temperatursensoren häufig genutzt, um bei Messungen anderer Sensoren, etwa Drucksensoren, temperaturabhängige Ungenauigkeiten zu reduzieren.
US-Patent 8 210 743 B2 zeigt einen Temperatursensor mit einer Band-Abstands-Referenzspannungs-Schaltung. US-Patentanmeldung 2014 / 0 112 510 A1 zeigt ein elektronisches Gerät mit Umgebungssensoren, etwa mit Temperatursensoren. Die Deutsche Patentanmeldung DE 10 2007 025 363 A1 zeigt eine Temperatursensorvorrichtung zum Messen einer Umgebungstemperatur unter Verwendung der Potentialdifferenz zwischen Basis und Emitter eines Transistors. US-Patent 7 176 701 B2 zeigt einen Temperatursensor mit zwei Transistoren mit unterschiedlichen Emitterstromdichten, wobei die Temperaturermittlung darauf basiert, dass die Spannungsdifferenz zwischen Basis und Emitter mit der Temperatur variiert.
Zusammenfassung
Es besteht der Bedarf nach einem verbesserten Konzept für Temperatursensoren, das eine Bestimmung der Temperatur mit einer hohen Genauigkeit bei einer reduzierten Leistungsaufnahme ermöglicht.
Diesem Bedarf wird durch die unabhängigen Ansprüche Rechnung getragen.
Ein Beispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle, ausgebildet zum Erhalten zumindest eines Messsignals von einem Temperatursensor. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors. Die Vorrichtung umfasst ein Berechnungsmodul, ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Das Kontrollmodul ist ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall. Das Kontrollmodul ist ausgebildet zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.
Ein Beispiel bezieht sich auf einen Temperatursensor mit einer ersten Diode, einer zweiten Diode und einer Steuerschaltung. Die Steuerschaltung ist ausgebildet zum Bereitstellen zumindest eines Messsignals an eine Schnittstelle zu einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Die Steuerschaltung ist ausgebildet, um eine Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode umfasst. Dis Steuerschaltung ist ausgebildet, um die Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors umfasst.
Ein Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Das Verfahren umfasst Erhalten eines ersten Messsignals von einem Temperatursensor in einem ersten Zeitintervall. Das erste Messsignal umfasst Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall. Das Verfahren umfasst ferner Erhalten eines zweiten Messsignals von dem Temperatursensor in einem zweiten Zeitintervall mit Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors. Das Verfahren umfasst ferner Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts;
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Temperatursensors;
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Drucksensors;
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Kombinationssensors;
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts; und
6 zeigt ein schematisches Diagramm einer Schaltung eines Temperatursensors.

Beschreibung
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können.
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer,“ „eine“, „eines “ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, aufweist“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, solange dies hierin nicht ausdrücklich anders definiert ist.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Schnittstelle 12, ausgebildet zum Erhalten zumindest eines Messsignals von einem Temperatursensor. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors. Das zumindest eine Messsignal umfasst in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner ein Berechnungsmodul 14, ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Das Berechnungsmodul 14 ist ausgebildet zum Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall. Das Berechnungsmodul ist ausgebildet zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert und/oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.
Durch das Bestimmen des ersten Kalibrierungsmesswerts und des ersten Kalibrier-Spannungswerts bei der ersten Kalibrierungstemperatur und des zweiten Kalibrierungsmesswerts und des zweiten Kalibrier-Spannungswerts bei der zweiten Kalibrierungstemperatur kann beispielsweise eine Kalibrierung des Temperatursensors im ersten Zeitintervall innerhalb der Vorrichtung ermöglicht werden, was eine hohe Genauigkeit der Kalibrierung ermöglichen kann, ohne auf eine externe Temperaturmessung angewiesen zu sein. Im zweiten Zeitintervall kann beispielsweise die Temperatur (oder der zur Bestimmung der Temperatur nutzbare temperaturabhängige Wert) über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors bestimmt werden, was es ermöglichen kann, die erste und/oder die zweite Diode zu deaktivieren, und was es ferner ermöglichen kann, die Temperatur basierend auf einer geringeren Anzahl von Messproben zu bestimmen. So kann in zumindest einigen Fällen eine Leistungsaufnahme für die Bestimmung der Temperatur (oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts) reduziert werden.
Beispielsweise kann der Temperatursensor der ersten Kalibrierungstemperatur und der zweiten Kalibrierungstemperatur in einem Kalibriervorgang während einer Produktion des Temperatursensors und/oder der Vorrichtung innerhalb des ersten Zeitintervalls ausgesetzt werden. Beispielsweise können sich die erste Kalibrierungstemperatur und die zweite Kalibrierungstemperatur innerhalb eines vordefinierten Messbereichs des Temperatursensors befinden. Beispielsweise kann ein Temperaturunterschied zwischen der ersten Kalibrierungstemperatur und der zweiten Kalibrierungstemperatur größer als 5° K (oder größer als 10° K, größer als 20° K, größer als 50° K) sein.
Beispielsweise kann der erste Kalibrierungsmesswert einem ersten Temperaturmesswert oder einem ersten zur Kalibrierungstemperatur proportionalen Wert und der zweite Kalibrierungsmesswert einem zweiten Temperaturmesswert oder einem zweiten zur Kalibrierungstemperatur proportionalen Wert entsprechen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, den ersten Kalibrierungsmesswert und den zweiten Kalibrierungsmesswert basierend auf einer Proportional-zur-absoluten-Temperatur-Sensormessungen (auch engl. Proportional-To-Absolute-Temperature, PTAT) zu bestimmen, basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, basierend auf einem (vordefinierten) ersten Stromfluss über die erste Diode, einem (vordefinierten) zweiten Stromfluss über die zweite Diode und der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz den ersten Kalibrierungsmesswert (Temperaturmesswert) und den zweiten Kalibrierungsmesswert (Temperaturmesswert) zu berechnen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, den ersten Kalibrierungsmesswert (Temperaturmesswert) basierend auf einem ersten Spannungsabfall bei dem (vordefinierten) ersten Stromfluss an der ersten Diode und den zweiten Kalibrierungsmesswert (Temperaturmesswert) basierend auf einem zweiten Spannungsabfall bei dem (vordefinierten) zweiten Stromfluss an der zweiten Diode zu berechnen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um den ersten Kalibrierungsmesswert und den zweiten Kalibrierungsmesswert mittels einer Berechnungsfunktion basierend auf der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz (oder basierend auf der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz in Verhältnis zu einer Referenzspannung) oder mittels einer Lookup-Tabelle basierend auf der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz (oder basierend auf der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz in Verhältnis zu einer Referenzspannung) zu bestimmen.
Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um den ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur basierend auf der der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur zu bestimmen oder abzuleiten. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um den zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur basierend auf der der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur zu bestimmen oder abzuleiten. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und bei der zweiten Kalibrierungstemperatur zu speichern, etwa in einer Lookup-Tabelle oder als Parameter einer mathematischen Gleichung, etwa einer mathematischen Gleichung für eine Zwei-Punkt-Kalibrierung. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, den ersten Kalibrier-Spannungswert zusammen mit einem Wert für die erste Kalibrierungstemperatur und den zweiten Kalibier-Spannungswert zusammen mit einem Wert für die zweite Kalibrierungstemperatur zu speichern.
Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert mittels einer mathematischen Funktion basierend auf einem mathematischen Zusammenhang zwischen dem ersten Kalibier-Spannungswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur zu bestimmen. Durch Nutzung der mathematischen Funktion kann beispielsweise aus beliebigen Werten für die Spannung am temperaturabhängigen elektrischen Bauteil die Temperatur (oder der zur Bestimmung der Temperatur nutzbare temperaturabhängige Wert) berechnet werden. Beispielsweise kann der mathematische Zusammenhang einer zumindest abschnittsweisen linearen Funktion entsprechen. Beispielsweise kann der mathematische Zusammenhang auf einer Linearisierung einer Diodenkennlinie des temperaturabhängigen elektrischen Bauteils basieren. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um die mathematische Funktion basierend auf einer Spannungsänderung bei einem vordefinierten Temperaturschritt oder auf einer Temperaturänderung bei einem vordefinierten Spannungsschritt basierend auf dem ersten Kalibier-Spannungswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur zu bestimmen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf einer zwei-Punkt-Kalibrierung basierend auf dem ersten Kalibrier-Spannungswert und basierend auf dem zweiten Kalibrier-Spannungswert zu bestimmen. Die zwei-Punkt-Kalibrierung kann bei (annähernd) linearen Zusammenhängen eine Berechnung der Temperatur mit einer geringen Berechnungskomplexität und eine Bestimmung der Parameter mit (lediglich) zwei Kalibrierungstemperaturen ermöglichen. Beispielsweise kann die zwei-Punkt-Kalibrierung auf dem ersten Kalibrier-Spannungswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur als erstem Punkt und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur als zweitem Punkt basieren. Alternativ kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf einer Mehr-Punkte-Kalibrierung basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert zu bestimmen, etwa ferner basierend auf einem dritten Kalibrier-Spannungswert bei einer dritten Kalibrierungstemperatur.
Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert mittels einer Lookup-Tabelle zu bestimmen. Das Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts basierend auf der Lookup-Tabelle kann eine Implementierung ohne eine Multiplikations-Recheneinheit ermöglichen. Die Lookup-Tabelle kann beispielsweise einer Datenstruktur entsprechen. Die Lookup-Tabelle kann beispielsweise eine Mehrzahl von Werte-Paaren umfassen, etwa eine Mehrzahl von Kalibrier-Spannungswert - Kalibrierungstemperatur-Paaren. Die Lookup-Tabelle kann auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert basieren. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um zumindest den ersten Kalibrier-Spannungswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur (oder die erste Kalibrierungstemperatur bei dem ersten Kalibrier-Spannungswert) und den zweiten Kalibrier-Spannungswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur (oder die zweiten Kalibrierungstemperatur bei dem zweiten Kalibrier-Spannungswert) in der Lookup-Tabelle zu speichern. Beispielsweise kann die Vorrichtung 10 ein Speichermodul umfassen, etwa einen Festspeicher, der ausgebildet ist, um die Lookup-Tabelle zu speichern. Das Berechnungsmodul 14 kann ausgebildet sein, um die Lookup-Tabelle auf dem Speichermodul zu speichern und von dem Speichermodul abzurufen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, eine Kalibrierungstemperatur für diejenige Kalibrier-Spannung aus der Lookup-Tabelle abzurufen (zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts), die dem Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement am nächsten kommt (von allen Kalibrier-Temperaturen, die in der Lookup-Tabelle umfasst sind). Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert durch Interpolation zwischen zumindest zwei Kalibier-Spannungswerten bei zumindest zwei Kalibrierungstemperaturen basierend auf dem Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement zu bestimmen.
Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz eine Referenztemperatur zu bestimmen (etwa analog zum Bestimmen des ersten Kalibrierungsmesswerts (des ersten Temperaturmesswert) bei der ersten Kalibrierungstemperatur). Das Berechnungsmodul 14 kann ausgebildet sein, um die bestimmte Temperatur mit der Referenztemperatur zu vergleichen und den ersten Kalibrierungsmesswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur, den zweiten Kalibrierungsmesswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur, den ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und den zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur erneut zu bestimmen, falls eine Abweichung zwischen der Referenztemperatur und der bestimmten Temperatur größer als ein Abweichungs-Schwellenwert ist, etwa falls die Abweichung größer als 0,1° K (oder größer als 0,2 ° K, größer als 0,5 ° K, größer als 1° K) ist. So kann beispielsweise eine Genauigkeit der bestimmten Temperatur (oder des bestimmen zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts) über eine Lebensdauer des Temperatursensors verbessert werden.
Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 ausgebildet sein, um die Temperatur als Temperaturwert auf einer Temperaturskala zu bestimmen (etwa zu berechnen oder basierend auf einer Lookup-Tabelle zu bestimmen), etwa auf der Kelvin-Temperaturskala, der Celsius-Temperaturskala oder der Fahrenheit-Temperaturskale. Der zur Bestimmung der Temperatur nutzbare temperaturabhängige Wert kann beispielsweise einen (zumindest streckenweise linearen) mathematischen Zusammenhang mit der Temperatur aufweisen. Beispielsweise kann der temperaturabhängige Wert in einem vordefinierten mathematischen Verhältnis zu der Temperatur stehen. Beispielsweise kann der zur Bestimmung der Temperatur nutzbare temperaturabhängige Wert durch eine lineare Funktion (etwa innerhalb eines vordefinierten Messbereichs) in die Temperatur umrechenbar sein, etwa mit einer Abweichung von weniger als 2% (oder weniger als 1%, weniger als 0,5%) der Temperatur oder mit einer Abweichung von weniger als 0,2° K (oder weniger als 0,1° K, weniger als 0,05°K). Beispielsweise kann die bestimmte Temperatur (oder eine Temperatur, die aus einer Umrechnung des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts bestimmt werden kann) eine Abweichung von weniger als 2% (oder weniger als 1%, weniger als 0,5%) der Temperatur von der Temperatur des Temperatursensors aufweisen.
Beispielsweise kann die Schnittstelle 12 ausgebildet sein, um das zumindest eine Messsignal in Serie über zumindest eine Signalleitung zu empfangen. Beispielsweise kann die Schnittstelle 12 ausgebildet sein, im ersten Zeitintervall ein erstes Messsignal mit der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz zu empfangen und im zweiten Zeitintervall ein zweites Messsignal mit der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung zu erhalten, etwa über die gleiche Signalleitung oder über verschiedene Signalleitungen, als analoge Spannung oder als digitaler Spannungswert. Alternativ kann die Schnittstelle 12 ausgebildet sein, um das zumindest eine Messsignal parallel als mehrere Signale über verschiedene Signalleitungen zu empfangen. Beispielsweise kann die Schnittstelle 12 ausgebildet sein, um die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz über eine erste Signalleitung (etwa als analoge Spannung oder als digitaler Spannungswert) zu empfangen und um die Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung über eine zweite Signalleitung (etwa als analoge Spannung oder als digitaler Spannungswert) zu empfangen.
Die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen der ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode des Temperatursensors und der zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode des Temperatursensors kann beispielsweise Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz bei der ersten Kalibrierungstemperatur und über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz bei der zweiten Kalibrierungstemperatur umfassen. Beispielsweise kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz ein oder mehrere digitale Werte der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz ein oder mehrere digitale Werte der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz im Verhältnis zu einer Referenzspannung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz ein oder mehrere digitale Werte der ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode des Temperatursensors und ein oder mehrere digitale Werte der zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode des Temperatursensors umfassen. Alternativ kann das Messsignal ein oder mehrere Spannungen umfassen, die die temperaturabhängige Spannungsdifferenz abbilden, etwa eine Differenzspannung oder die erste temperaturabhängige Spannung an der ersten Diode und die zweite temperaturabhängige Spannung an der zweiten Diode.
Beispielsweise kann die Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung einen digitalen Wert der temperaturabhängigen Spannung oder einen zu dem Wert der temperaturabhängigen Spannung proportionalen digitalen Wert umfassen. Ein digitaler Wert einer Spannung kann beispielsweise einer numerischen Annäherung/Repräsentation an den Wert der Spannung entsprechen. Alternativ kann das Messsignal die temperaturabhängige Spannung umfassen. Beispielsweise kann das Messsignal ferner Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur (als ersten Kalibrier-Spannungswert) und Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur (als zweiten Kalibrier-Spannungswert) umfassen, etwa als zwei oder mehrere digitale Werte oder als analoge Spannung in einem ersten Zeitpunkt und in einem zweiten Zeitpunkt.
Beispielsweise kann das erste Zeitintervall einem Kalibrierungs-Zeitintervall entsprechen. Das zweite Zeitintervall kann beispielsweise einem Betriebs-Zeitintervall entsprechen. In manchen Fällen kann sich das erste Zeitintervall zeitlich vor dem zweiten Zeitintervall befinden. Beispielsweise kann das erste Zeitintervall Teil einer Produktionszeit des Temperatursensors sein. Beispielsweise können sich der Temperatursensor und/oder die Vorrichtung im ersten Zeitintervall in einem Kalibrierungszustand befinden. Der Temperatursensor und/oder die Vorrichtung können sich im zweiten Zeitintervall in einem Betriebszustand oder einem Normalzustand befinden.
Beispielsweise kann das temperaturabhängige elektrische Bauelement des Temperatursensors die erste Diode oder die zweite Diode sein. Alternativ kann das temperaturabhängige elektrische Bauelement eine weitere Diode oder ein temperaturabhängiger Widerstand des Temperatursensors sein, wie sie in Zusammenhang mit 2 vorgestellt werden.
Die Schnittstelle 12 kann beispielsweise einem oder mehreren Eingängen und/oder einem oder mehreren Ausgängen zum Empfangen und/oder Übertragen von Informationen entsprechen, etwa in digitalen Bitwerten oder als analoge Werte, basierend auf einem Code, innerhalb eines Moduls, zwischen Modulen, oder zwischen Modulen verschiedener Entitäten. Beispielsweise kann die Schnittstelle 12 einer Schnittstelle zum Empfangen eines digitalen Messsignals von einer Steuerschaltung des Temperatursensors entsprechen. Alternativ kann die Schnittstelle 12 ausgebildet sein, das Messsignal mit ein oder mehreren (analogen) Spannungen zu erhalten und die ein oder mehreren analogen Spannungen in digitale Spannungswerte zu konvertieren für das Berechnungsmodul 14.
Beispielsweise kann das Erhalten des zumindest einen Messsignals ein Erhalten von ein oder mehreren digitalen Werten umfassen, etwa in digitalen Codesequenzen, oder als Pakete in einem paketbasierten Netzwerk. Alternativ kann das Erhalten des zumindest einen Messsignals ein Erhalten von oder mehreren analogen Spannungen umfassen, etwa über den gleichen Eingang (etwa zeitlich abgegrenzt durch eine Schalterstruktur) oder an verschiedenen Eingängen. Die Schnittstelle 12 kann beispielsweise ausgebildet sein, um das zumindest eine Messsignal über eine zwei-Draht-Verbindung (auch engl. two-wire connection oder drei-Draht-Verbindung (auch engl. three-wire-connection) oder über zwei oder mehr Signalleitungen mit Spannungen, die das zumindest eine Messsignal repräsentieren, zu erhalten.
Der Temperatursensor kann beispielsweise einem Temperatursensor, wie er in Zusammenhang mit 2 beschrieben wird, entsprechen.
In Ausführungsbeispielen kann das Berechnungsmodul 14 einem beliebigen Controller oder Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente entsprechen. Beispielsweise kann das Berechnungsmodul 14 auch als Software realisiert sein, die für eine entsprechende Hardwarekomponente programmiert ist. Insofern kann das Berechnungsmodul 14 als programmierbare Hardware mit entsprechend angepasster Software implementiert sein. Dabei können beliebige Prozessoren, wie Digitale Signalprozessoren (DSPs) zum Einsatz kommen. Ausführungsbeispiele sind dabei nicht auf einen bestimmten Typ von Prozessor eingeschränkt. Es sind beliebige Prozessoren oder auch mehrere Prozessoren zur Implementierung des Berechnungsmoduls 14 denkbar. Zumindest Teil des Berechnungsmoduls 14 können durch eine anwendungsspezifische Schaltung implementiert sein.
2 zeigt ein Blockdiagramm eines Temperatursensors 20. Der Temperatursensor 20 umfasst eine erste Diode 22 und eine zweite Diode 24. Der Temperatursensor 20 umfasst ferner eine Steuerschaltung 26, ausgebildet zum Bereitstellen zumindest eines Messsignals (etwa zumindest eines Messsignals, wie es in Verbindung mit 1 eingeführt wird) an eine Schnittstelle zu einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts (etwa eine Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, wie sie in Verbindung mit 1 eingeführt wird). Die Steuerschaltung 26 ist ausgebildet, eine Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode 22 und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode 24 umfasst. Die Steuerschaltung 26 ist ausgebildet, die Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors 20 umfasst.
Durch das Bereitstellen der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz im ersten Zeitintervall (etwa während einer Kalibrierung des Temperatursensors) und der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung im zweiten Zeitintervall (etwa während eines Normalbetriebs des Temperatursensors) kann im zweiten Zeitintervall eine Leistungsaufnahme des Temperatursensors reduziert werden und auch mit einer geringeren Leistungsaufnahme eine Berechnung der Temperatur (oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts) ermöglicht werden.
Beispielsweise kann das temperaturabhängige elektrische Bauelement die erste Diode 22 oder die zweite Diode 24 sein. So kann eine Implementierung mit einer geringeren Anzahl von Hardwarekomponenten ermöglicht werden. Ist die erste Diode das temperaturabhängige elektrische Bauelement, so kann die Steuerschaltung 26 ausgelegt sein, um einen Stromfluss über die zweite Diode in dem zweiten Zeitintervall zu unterbrechen (analog für den Fall, dass die zweite Diode das temperaturabhängige elektrische Bauelement ist). Alternativ kann das temperaturabhängige elektrische Bauelement eine weitere Diode oder ein temperaturabhängiger Widerstand des Temperatursensors sein. Dies kann eine höhere Flexibilität bei der Konstruktion des Temperatursensors ermöglichen. Die weitere Diode kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie die erste Diode 22 oder die zweite Diode 24. Ist das elektrische Bauelement eine weitere Diode oder ein temperaturabhängiger Widerstand, so kann die Steuerschaltung 26 ausgelegt sein, um einen Stromfluss über die erste Diode und über die zweite Diode in dem zweiten Zeitintervall zu unterbrechen. Beispielsweise kann der temperaturabhängige Widerstand einem Widerstandsstruktur entsprechen, deren Widerstandswert sich temperaturabhängig innerhalb eines Messbereichs des Temperatursensors (im Wesentlichen) linear verändert.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 durch ein oder mehrere Transistorstrukturen implementiert sein, etwa durch eine Anwendungsspezifische Schaltung. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ein oder mehrere Stromquellen, ein oder mehrere Verstärkerstrukturen und ein oder mehrere Schalterstrukturen umfassen. Zumindest Teile der Steuerschaltung können durch einen Controller, Prozessor oder eine programmierbare Hardwarekomponente implementiert sein, etwa ähnlich wie ein Berechnungsmodul 14, wie es in Verbindung mit 1 eingeführt wird. Beispielsweise kann die Steuerschaltung eine Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung umfassen. Die Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung kann beispielsweise ausgebildet sein, um das zumindest eine Messsignal als zumindest ein digitales Messsignal an die Schnittstelle bereitzustellen. Dies kann eine vereinfachte Verarbeitung in der Vorrichtung ermöglichen. Ferner kann das zumindest eine Messsignal beispielsweise mittels einer geringeren Anzahl von Leitungen übertragen werden. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ein oder mehrere Schalterstrukturen umfassen, die ausgebildet sind, um (alternativ) die erste temperaturabhängige Spannung, die zweite temperaturabhängige Spannung und die temperaturabhängige Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement der Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung bereitzustellen.
Beispielsweise kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen der ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode und der zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode in dem ersten Zeitintervall in dem zumindest einen digitalen Messsignal auf einer ersten Anzahl von Messproben (auch engl. Samples) basieren. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 (etwa die Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung) ausgebildet sein, um die erste temperaturabhängige Spannung an der ersten Diode mit einer Hälfte der ersten Anzahl von Messproben durch abtasten zu bestimmen und die zweite temperaturabhängige Spannung an der zweiten Diode mit der anderen Hälfte der ersten Anzahl von Messproben durch abzutasten zu bestimmen. Die Steuerschaltung 26 kann ausgebildet sein, um die temperaturabhängige Spannungsdifferenz basierend auf der ersten temperaturabhängigen Spannung und der zweiten temperaturabhängigen Spannung zu berechnen. Alternativ kann die Steuerschaltung 26 (etwa die Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung) ausgebildet sein, um die temperaturabhängige Spannungsdifferenz über eine Differenzspannung zwischen der ersten temperaturabhängigen Spannung und der zweiten temperaturabhängigen Spannung mit der ersten Anzahl von Messproben durch abtasten zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung einen Differenzverstärker zum Generieren der Differenzspannung umfassen. Die Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement in dem zweiten Zeitintervall kann in dem zumindest einen digitalen Messsignal auf einer zweiten Anzahl von Messproben basieren. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 (etwa die Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung) ausgebildet sein, um den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement mit der zweiten Anzahl von Messproben durch abtasten zu bestimmen. Beispielsweise kann die zweite Anzahl von Messproben kleiner sein als 20% (oder kleiner als 15%, kleiner als 10%) der ersten Anzahl von Messproben. Dies kann beispielsweise eine schnellere Messung ermöglichen, und so zu einer höheren möglichen Wiederholrate des Bereitstellen des Information über den Messwert und einer Reduktion der Leistungsaufnahme für jedes Bestimmen der Information über den Messwert führen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung dazu ausgelegt/ausgebildet sein, um die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz lediglich im ersten Zeitintervall und/oder nicht im zweiten Zeitintervall bereitzustellen.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz als Teil eines digitalen Messsignals (etwa mittels der Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung) bereitzustellen. Beispielsweise kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz einen digitalen Wert (etwa einen binär codierten Wert) der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz einen digitalen Wert (etwa einen binär codierten Wert) der temperaturabhängigen Spannungsdifferenz im Verhältnis zu einer Spannungsreferenz umfassen. Alternativ kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, so dass das zumindest eine Messsignal die temperaturabhängigen Spannungsdifferenz als analoge Differenzspannung oder die erste temperaturabhängige Spannung und die zweite temperaturabhängige Spannung als analoge Spannungen umfasst. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um den temperaturabhängige Spannungsdifferenz zu messen, etwa als Differenzspannung oder als erste temperaturabhängige Spannung und als zweite temperaturabhängige Spannung. Die Steuerschaltung 26 kann ausgebildet sein, um die Spannungsdifferenz zwischen der ersten temperaturabhängigen Spannung und der zweiten temperaturabhängigen Spannung zu berechnen für die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz.
Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Information über den Messwert als Teil eines digitalen Messsignals (etwa mittels der Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung) bereitzustellen. Beispielsweise kann die Information über den Messwert einen digitalen Wert (etwa einen binär codierten Wert) des Messwerts der Spannung an dem temperaturabhängigen Bauteil umfassen. Alternativ kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, so dass das zumindest eine Messsignal den Messwert der Spannung an dem temperaturabhängigen Bauteil (oder die Spannung an dem temperaturabhängigen Bauteil) als analoge Spannung umfasst. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Information über den Messwert unabhängig von zumindest der ersten Diode 22 oder der zweiten Diode 24 zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um den Messwert der Spannung an dem temperaturabhängigen Bauteil zu messen.
Beispielsweise können die erste Diode 22 und die zweite Diode 24 jeweils einen p-n-Übergang umfassen. Beispielsweise können die erste Diode 22 und die zweite Diode 24 durch Transistorstrukturen implementiert sein. Beispielsweise kann der Temperatursensor ein oder mehrere Bipolartransistoren umfassen. Die ein oder mehreren Bipolartransistoren können zumindest ein Element der Gruppe von die erste Diode, die zweite Diode und das temperaturabhängige elektrische Bauelement umfassen. Beispielsweise können die erste Diode 22 und die zweite Diode 24 im Wesentlichen die gleichen temperaturabhängigen Kennlinien aufweisen. Beispielsweise kann bei einer ersten temperaturabhängigen Kennlinie der ersten Diode 22 bei einer gegebenen Flussspannung ein erster Flussstrom weniger als 5% (oder weniger als 2%, weniger als 1%, weniger als 0,5%, weniger als 0,2%) kleiner oder größer sein als ein zweiter Flussstrom einer zweiten temperaturabhängigen Kennlinie der zweiten Diode 22 bei der gegebenen Flussspannung. Beispielsweise können die erste Diode 22 und die zweite Diode 24 im Wesentlichen gleich groß sein und eine im Wesentlichen gleiche Dotierung aufweisen. Beispielsweise können erste laterale und vertikale Ausmaße der ersten Diode 22 weniger als 5% (oder weniger als 2%, weniger als 1%, weniger als 0,5%) kleiner oder größer sein als zweite laterale und vertikale Ausmaße der zweiten Diode 24. Beispielsweise können die erste Diode 22 und die zweite Diode 24 auf dem gleichen Halbleitersubstrat implementiert sein. Beispielsweise kann der Temperatursensor ausgelegt sein, sodass die erste Diode mit einem ersten vordefinierten Stromfluss und die zweite Diode mit einem zweiten vordefinierten Stromfluss betrieben wird um das zumindest eine Messsignal in dem ersten Zeitintervall zu erzeugen. Beispielsweise kann der erste vordefinierte Stromfluss zu dem zweiten vordefinierten Stromfluss in einem festen Verhältnis stehen, beispielsweise in einem festen ganzzahligen Verhältnis (etwa mit einer maximalen Abweichung von weniger als 2% (oder weniger als 1%, weniger als 0,5%, weniger als 0,2%, weniger als 0,1%) des ersten vordefinierten Stromflusses). Beispielsweise kann der erste vordefinierte Stromfluss doppelt so groß (oder 4 mal so groß, 8 mal so groß, 10 mal so groß sein) wie der zweite vordefinierte Stromfluss. Beispielsweise kann die erste Diode 22 mit einem ersten größeren vordefinierten Stromfluss betrieben werden und die zweite Diode 24 mit einem zweiten geringeren vordefinierten Stromfluss betrieben werden. Beispielsweise kann die Steuerschaltung 26 ausgebildet sein, um die Erzeugung des zumindest einen Messsignals in dem ersten Zeitraum zu steuern, sodass die erste Diode mit einem ersten größeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird und die zweite Diode mit einem zweiten geringeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird. Beispielsweise kann der Temperatursensor 20 ausgelegt sein, so dass die erste Diode mit einem ersten größeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird und die zweite Diode mit einem zweiten geringeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird um das zumindest eine Messsignal in dem ersten Zeitintervall zu erzeugen. Beispielsweise kann die zweite Diode das temperaturabhängige elektrische Bauelement sein. Hierdurch kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme des Temperatursensors beim Bereitstellen des Messsignals im zweiten Zeitintervall verringert werden.
Beispielsweise kann der Temperatursensor ferner die Vorrichtung 10 zum Bestimmen der Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, die in Zusammenhang mit 1 eingeführt wird, umfassen.
Beispielsweise kann Temperatursensor 20 einem Temperatursensor zum Ausgleich von Temperatureffekten auf einen weiteren Sensor entsprechen. Beispielsweise kann der weitere Sensor einem Drucksensor, einem Mikrofon oder einem Gassensor entsprechen.
Beispielsweise können die erste Diode, die zweite Diode, die Steuerschaltung und die Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts auf dem gleichen Halbleitersubstrat implementiert sein. Dies kann eine kompaktere Bauweise des Temperatursensors ermöglichen. Beispielsweise können der Temperatursensor und die Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung des temperaturabhängigen Werts auf dem gleichen Halbleitersubstrat oder in dem gleichen Chip implementiert sein. Alternativ können der Temperatursensor und die Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung des temperaturabhängigen Werts auf separaten Chips implementiert sein.
Mehr Details und Aspekte des Temperatursensors 20 werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1) beschrieben wurden. Der Temperatursensor 20 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Drucksensors 30. Der Drucksensor 30 umfasst einen Temperatursensor 32, ausgebildet zum Bereitstellen zumindest eines Messsignals. Der Temperatursensor 32 kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie ein Temperatursensor 20, wie er in Verbindung mit 2 eingeführt wird. Der Drucksensor 30 umfasst ferner eine Vorrichtung 34 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Die Vorrichtung 34 kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie eine Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, wie sie in Verbindung mit 1 eingeführt wird. Der Drucksensor 30 umfasst ferner eine Drucksensorvorrichtung 36 mit einer Membran zur Druckmessung, ausgebildet zum Bestimmen eines Umgebungsluftdrucks (unter Einbeziehung einer Umgebungstemperatur) basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert.
Durch die Nutzung der Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts und des Temperatursensors kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme des Drucksensor bei einer weiterhin hohen Genauigkeit der Temperaturmessung zur Kompensation von Temperatureffekten am Drucksensor verringert werden.
Mehr Details und Aspekte des Drucksensors 30 werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 und 2) beschrieben wurden. Der Drucksensor 30 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Kombinationssensors 40. Der Kombinationssensor 40 umfasst einen Temperatursensor 42, ausgebildet zum Bereitstellen zumindest eines Messsignals. Der Temperatursensor 42 kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie ein Temperatursensor 20, wie er in Verbindung mit 2 eingeführt wird. Der Kombinationssensor 40 umfasst ferner eine Vorrichtung 44 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert. Die Vorrichtung 44 kann beispielsweise ähnlich implementiert sein wie eine Vorrichtung 10 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, wie sie in Verbindung mit 1 eingeführt wird. Der Kombinationssensor 40 umfasst ferner einen Drucksensor 46 mit einer Membran zur Druckmessung, ausgebildet zum Bestimmen eines Umgebungsluftdrucks (unter Einbeziehung einer Umgebungstemperatur) basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert. Der Kombinationssensor umfasst ferner ein Mikrofon 48 mit einer weiteren Membran, ausgebildet zum Bereitstellen eines Audio-Signals (unter Einbeziehung der Umgebungstemperatur) und basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert.
Durch die Nutzung der Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts und des Temperatursensors kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme des Kombinationssensor bei einer weiterhin hohen Genauigkeit der Temperaturmessung zur Kompensation von Temperatureffekten am Kombinationssensor verringert werden.
In zumindest manchen Beispielen kann das Mikrofon 48 den Temperatursensor umfassen. Die Vorrichtung 44 kann ausgebildet sein, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert basierend auf dem Messsignal des Temperatursensors des Mikrofons 48 zu bestimmen und dem Drucksensor 46 bereitzustellen. Beispielsweise können das Mikrofon 48 und der Drucksensor 46 als Platinen-Stapel (auch engl. Stack) oder Chip-Stapel implementiert sein. Beispielsweise können eine Steuerschaltung des Mikrofons 48, eine Steuerschaltung des Drucksensors (46; 36), die Vorrichtung und/oder der Temperatursensor als Platinen-Stapel oder Chip-Stapel implementiert sein.
Mehr Details und Aspekte des Kombinationssensors 40 werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 bis 3) beschrieben wurden. Der Kombinationssensor 40 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner einen Gassensor, mit einem Temperatursensor und einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, wobei der Gassensor ausgebildet ist zum Detektieren eines Gases unter Einbeziehung einer Umgebungstemperatur basierend auf der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 50 zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts. Das Verfahren umfasst Erhalten 52a eines ersten Messsignals von einem Temperatursensor in einem ersten Zeitintervall. Das erste Messsignal umfasst Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors. Das Verfahren 50 umfasst ferner Bestimmen 54 von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz. Das Verfahren 50 umfasst ferner Bestimmen 56 von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall. Das Verfahren umfasst ferner Erhalten 52b eines zweiten Messsignals von dem Temperatursensor in einem zweiten Zeitintervall mit Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors. Das Verfahren 50 umfasst ferner Bestimmen 58 der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.
Durch das Bestimmen des ersten Kalibrierungsmesswerts und des ersten Kalibrier-Spannungswerts bei der ersten Kalibrierungstemperatur und des zweiten Kalibrierungsmesswerts und des zweiten Kalibrier-Spannungswerts bei der zweiten Kalibrierungstemperatur kann beispielsweise eine Kalibrierung des Temperatursensors im ersten Zeitintervall innerhalb der Vorrichtung ermöglicht werden, was eine hohe Genauigkeit der Kalibrierung ermöglichen kann, ohne auf eine externe Temperaturmessung angewiesen zu sein. Im zweiten Zeitintervall kann beispielsweise die Temperatur (oder der zur Bestimmung der Temperatur nutzbare temperaturabhängige Wert) über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors bestimmt werden, was es ermöglichen kann, die erste und/oder die zweite Diode zu deaktivieren, und was es ferner ermöglichen kann, die Temperatur basierend auf einer geringeren Anzahl von Messproben zu bestimmen. So kann in zumindest einigen Fällen eine Leistungsaufnahme für die Bestimmung der Temperatur (oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts) reduziert werden.
Beispielsweise kann das zumindest eine Messsignal zumindest einer der 1-4 das erste Messsignal und das zweite Messsignal umfassen. Beispielsweise kann das zweite Messsignal auch im ersten Zeitintervall empfangen werden.
Ausführungsbeispiele schaffen ferner ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor, einem Kontrollmodul oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Mehr Details und Aspekte des Verfahrens 50 werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 bis 4) beschrieben wurden. Das Verfahren 50 kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Zumindest manche Beispiele beziehen sich auf eine Diode (oder ein anderes temperaturabhängiges elektrisches Bauelement) als hochpräzisen T-Sensor (Temperatursensor) mit einer verbesserten Kalibrierung (auch engl. Diode as high precision T-Sensor, improved calibration)
Eine gut definierte Spannung mit negativem Temperaturkoeffizienten kann mit der Vorwärtsspannung einer pn-Übergangsdiode erzeugt werden. Auf dem Gebiet von Drucksensoren kann diese Komplementär-zu-Absolut-Temperatur- (CTAT-; CTAT = complementary to absolute temperature) Diodenspannung verwendet werden, um einen temperaturabhängigen Effekt auf das Druckauslesen zu kompensieren. Ferner kann die Temperatur in °C angeboten werden, wenn die Diodenspannung gegenüber Absolut-Temperaturverhalten (PTAT, Proportial to Absolute Temperature) bekannt ist. Dies kann eine Kalibrierung erfordern, die so „gut“ ist wie die a.) Referenztemperatur und b.) Diodenlinearität (eine Zweipunktkalibrierung erfordert Linearität).
Für Drucksensoren sind typischerweise zumindest zwei Temperatureinfügungen in dem Fertigungstester verfügbar, aber aufgrund von Einschränkungen bei verfügbaren Testsystemen kann es möglicherweise nicht möglich sein, diese Temperaturen sehr exakt bereitzustellen. Zumindest manche Beispiele schaffen ein Konzept zum Einstellen/Kalibrieren eines Temperatursensors durch Hinzufügen eines Hochpräzisions-T-Sensors innerhalb der Vorrichtung, der verwendet wird, um eine exakte Referenztemperatur bereitzustellen.
Manche Systeme nutzen zum hochpräzisen Bestimmen der Temperatur auschließlich einen Hochpräzisions-T-Sensor, was einen Stromverbrauch und eine Messzeit erhöhen kann. Weitere Systeme können beispielsweise den Temperatursensor mittels teurer Testhardware mit stabilisierter Referenztemperatur einstellen, was zu einer teuren lange Testzeit führen kann, und weniger Paralleltests ermöglichen kann.
Durch Implementieren eines Hochpräzisions-T-Sensor kann, basierend auf dem Delta Vbe/Vbe-Messprinzip und unter Verwendung eines Teils dieses Sensors als nur eine Vbe-(Diodenspannung) Messung, das Feinabgleichen (Trimmen) der Diodenspannung beispielsweise sehr präzise durchgeführt werden. Der Hochpräzisions-T-Sensor kann in manchen Beispielen in der Anwendung (im Normalbetrieb) nie zum Einsatz kommen (spart Strom und Messzeit). Der Hochpräzisionssensor könnte beispielsweise (nur) verwendet werden: Während eines Wafertests kann er kalibriert werden (nur eine analoge Spannungsmessung erforderlich), und während einer Drucksensorkalibrierung auf der Backend-on-Package-Ebene (Back-End-auf-Gehäuse-Ebene) kann die exakte Temperatur auf dem Chip durch Verwendung des Hochpräzisionssensors ausgelesen werden. Diese „Referenztemperatur“ kann dann beispielsweise in einer Zweipunktkalibrierung verwendet werden, um von der Spannung auf die Temperatur in °C zu schließen.
Ein Hochpräzisions-T-Sensor mit dVbe/Vbe-Prinzip ist in dem Blockdiagramm von 6 gezeigt. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Schaltung 60 eines Temperatursensors mit einer ersten Stromquelle 62 und eine zweite Stromquelle 64, die beide an eine Referenzspannung VddQ (V_ddQ) angeschlossen sind. Die erste Stromquelle 62 stellt einen zehnmal so großen Strom (für eine PTAT-Schaltung) bereit wie die zweite Stromquelle 62. Die Schaltung 60 umfasst ferner eine erste PNP-Bipolar-Transistorstruktur 66 mit einer ersten Diode und eine zweite PNP-Bipolar-Transistorstruktur 68 mit einer zweiten Diode. Der Emitter der ersten PNP-Bipolar-Transistorstruktur 66 ist an die erste Stromquelle angeschlossen, der Kollektor und die Basis an Masse (VSS, Vss). Der Emitter der zweiten PNP-Bipolar-Transistorstruktur 68 ist an die zweite Stromquelle angeschlossen, der Kollektor und die Basis an Masse (VSS). Die Schaltung 60 umfasst ferner eine erste Schalterstruktur 70 und eine zweite Schalterstruktur 72. Die erste Schalterstruktur 70 verbindet entweder eine erste Basis-Emitter-Spannung (VBE1, V_BE1) an der ersten Transistorstruktur 66 oder eine zweite Basis-Emitter-Spannung (VBE2, V_BE2) an der zweiten Transistorstruktur 68 mit einem ersten Eingang 74 einer Analog-zu-Digital-Wandlerstruktur 76. Die zweite Schalterstruktur 72 verbindet entweder die erste Basis-Emitter-Spannung (VBE1) an der ersten Transistorstruktur 66 oder Masse (VSS) mit einem zweiten Eingang 78 der Analog-zu-Digital-Wandlerstruktur 76. Die Analog-zu-Digital-Wandlerstruktur 76 weist ferner einen Eingang 80 für die Referenzspannung VddQ als Analog-zu-Digital-Konversions-Referenzspannung auf.
Durch Messen von V_BE1 und V_BE2-V_BE1 =dV_BE und die nachfolgende Teilung ist der sich ergebende Term D_TEMP eine absolute (genaue) Anzeige der Temperatur. Prozessabhängige Faktoren sind typischerweise wohlbekannt und in der Kalibrierformel umfasst. D_TEMP kann beispielsweise dem Kalbrierungsmesswert entsprechen. $D_{TEMP} = \frac{α \times (\frac{V_{BE2} - V_{BE1}}{V_{REF}})}{\frac{V_{BE1} + α \times (V_{BE2} - V_{BE1})}{V_{REF}}} = \frac{α \times (\frac{V_{BE2} - V_{BE1}}{V_{ddQ}})}{\frac{V_{BE1} + α \times (V_{BE2} - V_{BE1})}{V_{ddQ}}}$
D_TEMP kann dann beispielsweise durch folgende Formel (diese umfasst auch prozessabhängige Parameter in A‘ und B‘) auf eine Temperatur in °C übertragen werden: $T_{diode} [°C] = A' * D_{TEMP} + B'$
Diese absolute (genaue) Temperatur kann beispielsweise als Referenz für eine Zweipunktkalibrierung der V_BE2-Messung verwendet werden; die Koeffizienten A und B werden bestimmt: $T_{diode} = A * V_{BE2} + B$
Messungen einer Präzision, die nur mit einer Diode in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel erreicht werden kann, zeigen eine Abweichung von weniger als 0,25° C in einem Messbereich zwischen -20° C und ca. 85° C für die Messung anhand einer Diode, und eine maximale Abweichung von ca 0,6° bei -40 °C, mit vergleichbaren Werten bei einer dVbe/Vbe (dV_BE/V_BE)-Messung. Eine Ersparnis von 64x bei Strom und Zeitmessung kann in manchen Beispielen erreicht werden (dVbe/Vbe mit Mittelwertbildung von 2048 Abtastwerten * 4 mit Systemzerhackung (system chopping) gegen Mittelwertbildung von 256 Abtastwerten nur für die Vbe-Messung).
Zumindest manche Beispiele schaffen ein allgemeines Verfahren zum Einführen eines Hochpräzisions-Diodentemperaturkalibrieralgorithmus. Dies kann ein präzises Temperaturablesen in °C (alleinig) durch Messen einer Diodenspannung ermöglichen, was dadurch Messzeit und Strom sparen kann. Während des Kalibrierprozesses kann beispielsweise keine präzise Temperaturreferenz benötigt werden. Verglichen mit einem Hochpräzisionssensor kann beispielsweise keine zusätzliche Hardware benötigt werden.
Dies kann es ermöglichen, Drucksensorprodukte mit engen Temperaturspezifikationen (z. B. +/-0.4 °C für 3 Sigma - was eine Anforderung für Smartphones ist) anzubieten, ohne den Nachteil von zusätzlichem Stromverbrauch oder reduzierter Abtastrate für Druck oder Temperatur. Insbesondere bei einem kombinierten Produkt für Mikrophone und Drucksensor („Combo-Sensor“) kann dieses Verfahren nützlich sein, weil es den verfügbaren Hochpräzisions-T-Sensor (Mikrophon) in einer hohen Aktualisierungsrate (Drucksensor) verwenden kann, ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit.
Manche Systeme können beispielsweise teure Hochpräzisionstester mit einer geringer Parallelität oder unterschiedliche (andere) Temperatursensoren (z. B. nur basierend auf dVbe/Vbe mit dem Nachteil von mehr Stromverbrauch und geringerer Aktualisierungsrate) nutzen.
Mehr Details und Aspekte des Temperatursensors und des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Konzept oder Beispielen genannt, die vorher (z.B. 1 bis 5) beschrieben wurden. Der Temperatursensor oder das Verfahren kann ein oder mehrere zusätzliche optionale Merkmale umfassen, die ein oder mehreren Aspekten des vorgeschlagenen Konzepts oder der beschriebenen Beispiele entsprechen, wie sie vorher oder nachher beschrieben wurden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, einen Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein.
Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten kann bzw. können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten repräsentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während seiner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schaltvorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern.

Claims

Eine Vorrichtung (10) zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, die Vorrichtung umfassend: eine Schnittstelle (12), ausgebildet zum Erhalten zumindest eines Messsignals von einem Temperatursensor, wobei das zumindest eine Messsignal in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors umfasst, und wobei das zumindest eine Messsignal in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors umfasst; und ein Berechnungsmodul (14), ausgebildet zum: Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz; Bestimmen von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall; und Bestimmen der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnungsmodul (14) ausgebildet ist, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert mittels einer mathematischen Funktion basierend auf einem mathematischen Zusammenhang zwischen dem ersten Kalibier-Spannungswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur zu bestimmen.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnungsmodul (14) ausgebildet ist, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf einer zwei-Punkt-Kalibrierung basierend auf dem ersten Kalibrier-Spannungswert und basierend auf dem zweiten Kalibrier-Spannungswert zu bestimmen.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1, wobei das Berechnungsmodul (14) ausgebildet ist, um die Temperatur oder den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert mittels einer Lookup-Tabelle zu bestimmen, wobei die Lookup-Tabelle auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert und dem zweiten Kalibrier-Spannungswert basiert.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Kalibrierungsmesswert einem ersten Temperaturmesswert und der zweite Kalibrierungsmesswert einem zweiten Temperaturmesswert entspricht.
Die Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Berechnungsmodul (14) ausgebildet ist, basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz eine Referenztemperatur zu bestimmen, wobei das Berechnungsmodul ausgebildet ist, die bestimmte Temperatur mit der Referenztemperatur zu vergleichen und den ersten Kalibrierungsmesswert bei der ersten Kalibrierungstemperatur, den zweiten Kalibrierungsmesswert bei der zweiten Kalibrierungstemperatur, den ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und den zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur erneut zu bestimmen, falls eine Abweichung zwischen der Referenztemperatur und der bestimmten Temperatur größer als ein Abweichungs-Schwellenwert ist.
Ein Temperatursensor (20), umfassend: eine erste Diode (22); eine zweite Diode (24); und eine Steuerschaltung (26), ausgebildet zum Bereitstellen zumindest eines Messsignals an eine Schnittstelle zu einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, wobei die Steuerschaltung (26) ausgebildet ist, eine Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode umfasst, und wobei die Steuerschaltung (26) ausgebildet ist, die Erzeugung des zumindest einen Messsignals zu steuern, sodass das zumindest eine Messsignal in einem zweiten Zeitintervall Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors umfasst.
Der Temperatursensor (20) gemäß Anspruch 7, wobei das temperaturabhängige elektrische Bauelement die erste Diode (22) oder die zweite Diode (24) ist.
Der Temperatursensor (20) gemäß Anspruch 8, wobei der Temperatursensor (20) ausgelegt ist, sodass die erste Diode (22) mit einem ersten größeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird und die zweite Diode (24) mit einem zweiten geringeren vordefinierten Stromfluss betrieben wird um das zumindest eine Messsignal in dem ersten Zeitintervall zu erzeugen, wobei die zweite Diode das temperaturabhängige elektrische Bauelement ist.
Der Temperatursensor (20) gemäß Anspruch 7, wobei das temperaturabhängige elektrische Bauelement eine weitere Diode oder ein temperaturabhängiger Widerstand des Temperatursensors ist.
Der Temperatursensor (20) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Diode (22) und die zweite Diode (24) durch Transistorstrukturen implementiert sind.
Der Temperatursensor (20) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Steuerschaltung eine Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung umfasst, wobei die Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung ausgebildet ist, um das zumindest eine Messsignal als zumindest ein digitales Messsignal an die Schnittstelle bereitzustellen.
Der Temperatursensor (20) gemäß Anspruch 12, wobei die Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen der ersten temperaturabhängigen Spannung an der ersten Diode (22) und der zweiten temperaturabhängigen Spannung an der zweiten Diode (24) in dem ersten Zeitintervall in dem zumindest einen digitalen Messsignal auf einer ersten Anzahl von Messproben basiert, und wobei die Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement in dem zweiten Zeitintervall in dem zumindest einen digitalen Messsignal auf einer zweiten Anzahl von Messproben basiert, wobei die zweite Anzahl von Messproben kleiner ist als 20% der ersten Anzahl von Messproben.
Der Temperatursensor (20) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 13 ferner umfassend die Vorrichtung (10) zum Bestimmen der Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts gemäß einem der Ansprüche 1-6.
Der Temperatursensor (20) gemäß Anspruch 14, wobei die erste Diode (22), die zweite Diode (24), die Steuerschaltung (26) und die Vorrichtung (10) zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts auf dem gleichen Halbleitersubstrat implementiert sind.
Drucksensor (30), umfassend einen Temperatursensor (32) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15; eine Vorrichtung (34) zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6; und eine Drucksensorvorrichtung (36) mit einer Membran zur Druckmessung, ausgebildet zum Bestimmen eines Umgebungsluftdrucks basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert.
Kombinationssensor (40), umfassend einen Temperatursensor (42) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 15; eine Vorrichtung (44) zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6; einen Drucksensor (46) mit einer Membran zur Druckmessung, ausgebildet zum Bestimmen eines Umgebungsluftdrucks basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert; und ein Mikrofon (48) mit einer weiteren Membran, ausgebildet zum Bereitstellen eines Audio-Signals basierend auf der Information über die Temperatur oder der Information über den zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Wert.
Ein Verfahren (50) zum Bestimmen einer Temperatur oder eines zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts, das Verfahren umfassend: Erhalten (52a) eines ersten Messsignals von einem Temperatursensor, wobei das zumindest eine Messsignal in einem ersten Zeitintervall Information über eine temperaturabhängige Spannungsdifferenz zwischen einer ersten temperaturabhängigen Spannung an einer ersten Diode des Temperatursensors und einer zweiten temperaturabhängigen Spannung an einer zweiten Diode des Temperatursensors umfasst; Bestimmen (54) von zumindest einem ersten Kalibrierungsmesswert bei einer ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrierungsmesswert bei einer zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall basierend auf der Information über die temperaturabhängige Spannungsdifferenz; Bestimmen (56) von zumindest einem ersten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der ersten Kalibrierungstemperatur und einem zweiten Kalibrier-Spannungswert an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement bei der zweiten Kalibrierungstemperatur im ersten Zeitintervall; und Erhalten (52b) eines zweiten Messsignals von dem Temperatursensor in einem zweiten Zeitintervall mit Information über einen Messwert einer temperaturabhängigen Spannung an einem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement des Temperatursensors; Bestimmen (58) der Temperatur oder des zur Bestimmung der Temperatur nutzbaren temperaturabhängigen Werts im zweiten Zeitintervall basierend auf der Information über den Messwert der temperaturabhängigen Spannung an dem temperaturabhängigen elektrischen Bauelement und basierend auf zumindest dem ersten Kalibrier-Spannungswert oder dem zweiten Kalibrier-Spannungswert.