Einfluss der Temperatur auf die Schaltungsleistung des Temperatursensors im Zeitbereich und entsprechende Verbesserungen
In Anbetracht des Einflusses der Temperatur auf die Leistung der Zeitbereichstemperatursensorschaltung wurden entsprechende Verbesserungen vorgenommen. Erstens wird gemäß der qualitativen Beziehung zwischen dem Temperaturkoeffizienten und der Transistorgröße der Temperaturkoeffizient erhöht, indem das Transistoraspektverhältnis des Erfassungsabschnitts verringert wird. Zweitens wird dem OT-Schwingring (Time-to-Digital Converter) ein Stromspiegel zur Temperaturkompensation hinzugefügt, und die Parameter des Wechselrichters werden so eingestellt, dass die Temperaturdrift des OT-Schwingrings im ausgewählten Temperaturbereich nahe 0 liegt. Dieses Verfahren reduziert den Gesamtstromverbrauch und die Leistungsdichte der Schaltung, wodurch der Leistungsverlust verringert wird, der durch Eigenerwärmung der Schaltung und Selbsterwärmung verursacht wird.
Einführung
Herkömmliche Temperatursensorkonstruktionen wandeln typischerweise die Temperatur in ein analoges Signal um und erhalten dann ein digitales Signal über einen ADC (Analog-Digital-Wandler). Mit der Entwicklung neuer Anwendungen wie dem Chip-Wärmemanagement und dem Internet der Dinge wurden jedoch hohe Anforderungen an den Stromverbrauch, die Flächen- und Kompatibilität digitaler Schaltkreise von Temperatursensoren gestellt. Daher beginnen immer mehr Designer, die synthetisierbare und hochintegrierte Integration von Temperatursensoren in Richtung Digitalisierung zu untersuchen. Der Zeitbereichstemperatursensor bietet die Vorteile einer kleinen Fläche, eines geringen Stromverbrauchs und einer einfachen Implementierung digitaler Geräte und hat in den letzten Jahren umfangreiche Aufmerksamkeit erhalten.
Es gibt viele Forschungsergebnisse von Zeitbereichstemperatursensoren, wie den Zeitbereichstemperatursensor basierend auf einer einzelnen Verzögerungskette und den Zeitbereichstemperatursensor basierend auf einer doppelten Verzögerungskette in der Literatur. Sie alle haben ein einfacheres Prinzip der Temperaturmessung, erfordern jedoch mehr Wechselrichter, um eine lange Verzögerungskette zu bilden, um den Messbereich und die Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen. In der Literatur wird ein anderer Typ eines Zeitbereichstemperatursensors vorgeschlagen, der auf Ringoszillatoren basiert, wie beispielsweise der volldigitale Temperatursensor, der auf einem einzelnen Ringoszillator basiert. Dieser Sensortyp hat eine höhere Genauigkeit bei der Messung von Temperaturen unter 80 ° C. In der Literatur werden zwei Erfassungsverfahren für Ringoszillatoren mit unterschiedlichen Temperaturempfindlichkeiten vorgeschlagen. Der Temperaturmessfehler wird reduziert, indem die Größe der beiden Ringoszillator-Transistoren angepasst und ihre Frequenzverhältnisse verwendet werden, um die Auswirkungen der Versorgungsspannung und der Prozessparameter auf die Schaltung zu eliminieren.
Einführung
Herkömmliche Temperatursensorkonstruktionen wandeln typischerweise die Temperatur in ein analoges Signal um und erhalten dann ein digitales Signal über einen ADC (Analog-Digital-Wandler). Mit der Entwicklung neuer Anwendungen wie dem Chip-Wärmemanagement und dem Internet der Dinge wurden jedoch hohe Anforderungen an den Stromverbrauch, die Flächen- und Kompatibilität digitaler Schaltkreise von Temperatursensoren gestellt. Daher beginnen immer mehr Designer, die synthetisierbare und hochintegrierte Integration von Temperatursensoren in Richtung Digitalisierung zu untersuchen. Der Zeitbereichstemperatursensor bietet die Vorteile einer kleinen Fläche, eines geringen Stromverbrauchs und einer einfachen Implementierung digitaler Geräte und hat in den letzten Jahren umfangreiche Aufmerksamkeit erhalten.
Es gibt viele Forschungsergebnisse von Zeitbereichstemperatursensoren, wie den Zeitbereichstemperatursensor basierend auf einer einzelnen Verzögerungskette und den Zeitbereichstemperatursensor basierend auf einer doppelten Verzögerungskette in der Literatur. Sie alle haben ein einfacheres Prinzip der Temperaturmessung, erfordern jedoch mehr Wechselrichter, um eine lange Verzögerungskette zu bilden, um den Messbereich und die Genauigkeitsanforderungen zu erfüllen. In der Literatur wird ein anderer Typ eines Zeitbereichstemperatursensors vorgeschlagen, der auf Ringoszillatoren basiert, wie beispielsweise der volldigitale Temperatursensor, der auf einem einzelnen Ringoszillator basiert. Dieser Sensortyp hat eine höhere Genauigkeit bei der Messung von Temperaturen unter 80 ° C. In der Literatur werden zwei Erfassungsverfahren für Ringoszillatoren mit unterschiedlichen Temperaturempfindlichkeiten vorgeschlagen. Der Temperaturmessfehler wird reduziert, indem die Größe der beiden Ringoszillator-Transistoren angepasst und ihre Frequenzverhältnisse verwendet werden, um die Auswirkungen der Versorgungsspannung und der Prozessparameter auf die Schaltung zu eliminieren.
In Anwendungsszenarien wie dem Wärmemanagement des Prozessors ist die Genauigkeit des Hochtemperaturabschnitts über 50 ° C wichtiger, und der allgemeine Temperatursensor berücksichtigt dies weniger. Basierend auf der Schaltungsstruktur der Referenz verbessert dieses Papier den Temperaturkoeffizienten des ursprünglichen Erfassungsteils und die Temperaturdrift des OT. Damit die Schaltung die spezifischen Anwendungsanforderungen einer hohen Präzision im Temperaturbereich der Schlüsselüberwachung erfüllt.
