专利名称：集成电路温度检测电路及其校准方法
技术领域：
本发明涉及半导体技术，特别涉及一种集成电路温度检测电路及其校准方法。
背景技术：
为了保证集成电路工作在安全温度下，需要检测集成电路内的温度，当集成电路 内的温度超出安全温度范围时给出报警信号。为此，通常需要在集成电路内设置温度检测 电路，原理如图1所示，包括一正温度系数电流源，一电阻串R2，一负温度系数电压电路，二 比较器，所述正温度系数电流源接一电阻串R2，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头 和安全低温电阻串抽头，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比较器，所述高 温比较器正输入端接所述负温度系数电压电路输出端，负输入端接安全高温电阻串抽头， 所述低温比较器负输入端接所述负温度系数电压电路输出端，正输入端接安全低温电阻串 抽头；在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压 Vptath等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于安全高 温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压 Vbe，当集成电路内的温度高于安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所 述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述高温比较器输出高温报警信号，当集成 电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl等于所述负温度系数 电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全低温时，安全低温电阻串抽头上 的电压Vptatl高于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于 安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl低于所述负温度系数电压电路输出端 的电压Vbe，此时所述低温比较器输出低温报警信号。但由于受到工艺偏差的影响，不可避免的会带来温度检测电路检测温度的偏移误 差，不能精确的检测温度，需要对其进行校准，为此，在所述电阻串R2同地之间串接一微调 电阻r，所述集成电路温度检测电路能通过改变外接微调控制信号微调(trimming)值，改 变所述微调电阻r的阻值，以进行校准。校准的方法是在安全高压温度及安全低压温度下， 通过改变外接微调控制信号微调(trimming)值，检查所述二比较器输出是否有逻辑电平 变化，从而确定一合适的微调(trimming)值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现温 度检测电路的校准。但这样的校准有两个问题一是要检测的温度往往是低达-40°C的安 全低压温度或者高达120°C安全高压温度等，要在机台上测试这样的温度会带来很大困难， 甚至不可能测试，二是如果有多个检测温度，必须在每一个温度下进行测试，带来很大工作 量，增加了测试成本。一常见集成电路温度检测电路如图2所示，图2中的集成电路温度检测电路，包括 MOS管比例电流镜、运算放大器Al、第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q2、第三PNP管Q3、第一电阻 R1、电阻串R2、微调电阻r、二比较器，所述MOS比例电流镜包括PMOS第一 MOS管MP1、PM0S 第二 MOS 管 MP2、PM0S 第三 MOS 管 MP3、PMOS 第四 MOS 管 MP4，其中第一 MOS 管 MPl、第二 MOS 管MP2、第三MOS管MP3、第四MOS管MP4的宽长比例为1 1 k l，k为比例常数，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所述运算放大器输出端，第一MOS管MPl的漏 极接所述运算放大器Al正输入端及第一电阻Rl的一端，第一电阻Rl的另一端接第一 PNP 管Ql的发射极，第二 MOS管MP2的漏极接所述运算放大器Al负输入端及第二 PNP管Q2的 发射极，第一 PNP管Ql及第二 PNP管Q2的基极、集电极接地，PMOS第三MOS管MP3的漏极 接所述电阻串R2 —端，所述电阻串R2另一端接所述微调电阻r 一端，所述微调电阻r另一 端接地，所述PMOS第三MOS管MP3的漏极输出正温度系数电流，PMOS第四MOS管MP4漏极 接第三PNP管Q3发射极，第三PNP管Q3的基极及集电极接地，所述第三PNP管Q3的发射 极输出约0. 7V的负温度系数电压Vbe。所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号， 改变微调控制信号微调值能改变所述微调电阻r的阻值。所述电阻串R2上设有安全高温 电阻串抽头和安全低温电阻串抽头，所述二比较器一个作为低温比较器，一个作为高温比 较器，所述高温比较器负输入端接所述电阻串R2的安全高温电阻串抽头，正输入端接所述 第三PNP管Q3的发射极，所述低温比较器正输入端接所述电阻串R2的安全低温电阻串抽 头，负输入端接所述第三PNP管Q3的发射极。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集成电路温度检测电路及其校准方法，其校 准方便。为解决上述技术问题，本发明的一种集成电路温度检测电路，包括一正温度系数 电流源，一电阻串，一微调电阻，一负温度系数电压电路，一选择开关电路，低温比较器和高 温比较器；所述正温度系数电流源接所述电阻串一端，所述电阻串另一端接所述微调电阻一 端，所述微调电阻另一端接地，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串 抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端 的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所 述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电 阻串抽头、校准高温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安 全低温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述低温比较器正输入 端，所述负温度系数电压电路输出端接所述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微 调值能改变所述微调电阻的阻值，所述集成电路温度检测电路，能外接选择开关控制信号，能通过外接的选择开关 控制信号控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并 连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，或者控制所述选择开关电路连接所 述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低 温电阻串抽头。在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电 压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为安全低温时，安全 低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温 度为校准高温时，校准高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准低温时，校准低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系 数电压电路输出端的电压。本发明还提供了一种所述集成电路温度检测电路的校准方法，通过外界的选择开 关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽 头同低温比较器正输入端连接；在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所 述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调值；在校准低温下通过改变外 接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低温微 调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻的微调值， 对所述微调电阻的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。校准高温低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温。本发明的集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全 高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设 置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制 信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低 温比较器正输入端连接，在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温 比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调(trimming)值；在校准低温下通过改 变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低 温微调(trimming)值，将所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值 进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集 成电路温度检测电路的校准。由于温度检测电路的线性度，在特定的测试温度校准后，需要 检测的温度也随之校准，本发明的集成电路温度检测电路，由于校准低温和校准高温接近 于机台测试温度，从而能方便地对集成电路温度检测电路实现校准。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是集成电路内温度检测电路原理图；图2是一常见集成电路温度检测电路图；图3是本发明的集成电路温度检测电路原理图；图4是本发明的集成电路温度检测电路一实施方式示意图。
具体实施例方式本发明的集成电路温度检测电路，如图3所示，在集成电路内设置温度检测电路， 包括一正温度系数电流源，一电阻串R2，一微调电阻r，一负温度系数电压电路，一选择开 关电路，低温比较器和高温比较器二比较器，所述正温度系数电流源接所述电阻串R2 — 端，所述电阻串R2另一端接所述微调电阻r 一端，所述微调电阻r另一端接地，在所述电阻 串R2上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温 电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值小于校准高温电阻串抽头到 所述微调电阻r端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值小于安全低 温电阻串抽头到所述微调电阻r端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头经选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安全低温电阻串抽头、校准低温电阻 串抽头经选择开关电路接所述低温比较器正输入端，所述负温度系数电压电路输出端接所 述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微 调值能改变所述微调电阻r的阻值；能外接选择开关控制信号，当需要对集成电路温度检 测电路校准时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输 入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，当需 要对集成电路进行温度检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述 高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温 电阻串抽头。在设计状态下，当集成电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电 压Vptath等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，安全高温电阻串抽头上的电压 Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度高于安全高 温时，安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所述负温度系数电压电路输出端的电压 Vbe，此时所述高温比较器输出高温报警信号，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低 温电阻串抽头上的电压Vptatl等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电 路内的温度高于安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压Vptatl高于所述负温度系数 电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度低于安全低温时，安全低温电阻串抽头上 的电压Vptatl低于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，此时所述低温比较器输出 低温报警信号。在设计状态下，当集成电路内的温度为校准高温时，校准高温电阻串抽头上的电 压Vtesth等于所述负温度系数电压电路输出端的电压Vbe，当集成电路内的温度为校准低 温时，校准低温电阻串抽头上的电压Vtestl等于所述负温度系数电压电路输出端的电压 Vbe0校准高温低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温，通常校准高 温略高于机台测试温度，校准低温略低于机台测试温度。一教佳实施例，集成电路的安全高 温为120°C，安全低温为_40°C，机台测试温度为55°C，校准高温取62°C，校准低温取48°C。当需要对集成电路进行温度检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关 电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入 端和安全低温电阻串抽头。如此，对集成电路进行温度检测时，当集成电路内的温度高于安 全高温时，所述安全高温电阻串抽头上的电压Vptath高于所述负温度系数电压电路输出 端的电压Vbe，所述高温比较器输出高温报警信号，当集成电路内的温度低于安全低温时， 所述安全低温电阻串抽头上的电压Vptath低于所述负温度系数电压电路输出端的电压 Vbe，所述低温比较器输出低温报警信号。当需要对集成电路温度检测电路校准时，通过外接的选择开关控制信号控制选 择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器 正输入端和校准低温电阻串抽头；在校准高温下，改变外接微调控制信号微调(trimming) 值，当所述高温比较器输出高温告警信号时，确定一校准高温微调(trimming)值；在校准 低温下，当所述低温比较器输出低温告警信号时，确定一校准低温微调(trimming)值；将 所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校 准。本发明的集成电路温度检测电路，一实施例如图4所示，图4中的集成电路温度检 测电路，包括MOS管比例电流镜、一运算放大器Al、第一 PNP管Ql、第二 PNP管Q2、第三PNP 管Q3、第一电阻R1、一电阻串R2、一微调电阻r、一选择开关电路、二比较器，所述MOS比例 电流镜包括PMOS第一 MOS管MPl、PMOS第二 MOS管MP2、PMOS第三MOS管MP3、PMOS第四 MOS管MP4，其中第一 MOS管MPl、第二 MOS管MP2、第三MOS管MP3、第四MOS管MP4的宽长 比例为1 1 k l，k为比例常数，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所 述运算放大器输出端，第一MOS管MPl的漏极接所述运算放大器Al正输入端及第一电阻Rl 的一端，第一电阻Rl的另一端接第一 PNP管Ql的发射极，第二 MOS管MP2的漏极接所述运 算放大器Al负输入端及第二 PNP管Q2的发射极，第一 PNP管Ql及第二 PNP管Q2的基极、 集电极接地，PMOS第三MOS管MP3的漏极接所述电阻串R2 —端，所述电阻串R2另一端接所 述微调电阻r 一端，所述微调电阻r另一端接地，所述PMOS第三MOS管MP3的漏极输出正 温度系数电流，PMOS第四MOS管MP4漏极接第三PNP管Q3发射极，第三PNP管Q3的基极 及集电极接地，所述第三PNP管Q3的发射极输出约0. 7V的负温度系数电压Vbe。所述集成 电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变微调控制信号微调值能改变所述微调电阻r 的阻值，所述电阻串R2上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻 串抽头、校准低温电阻串抽头，所述安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温 电阻串抽头、校准低温电阻串抽头接所述选择开关，所述二比较器一个作为低温比较器，一 个作为高温比较器，所述高温比较器负输入端、所述低温比较器正输入端接所述选择开关， 所述高温比较器正输入端、所述低温比较器负输入端接所述第三PNP管Q3的发射极，所述 选择开关电路外接选择开关控制信号，当需要对集成电路温度检测电路校准时，通过外接 的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串 抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，当需要对集成电路进行温度 检测时，通过外接的选择开关控制信号控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和 安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。本发明的集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全 高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设 置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制 信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低 温比较器正输入端连接，在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微调值使所述高温 比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调(trimming)值；在校准低温下通过改 变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校准低 温微调(trimming)值，将所述校准低温微调(trimming)值和校准高温微调(trimming)值 进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，对所述微调电阻r的阻值进行微调，实现对集 成电路温度检测电路的校准。由于温度检测电路的线性度，在特定的测试温度校准后，需要 检测的温度也随之校准，本发明的集成电路温度检测电路，由于校准低温和校准高温接近 于机台测试温度，从而能方便地对集成电路温度检测电路实现校准。
权利要求
一种集成电路温度检测电路，其特征在于，包括一正温度系数电流源，一电阻串，一微调电阻，一负温度系数电压电路，一选择开关电路，低温比较器和高温比较器；所述正温度系数电流源接所述电阻串一端，所述电阻串另一端接所述微调电阻一端，所述微调电阻另一端接地，在所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述高温比较器负输入端，所述安全低温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头经所述选择开关电路接所述低温比较器正输入端，所述负温度系数电压电路输出端接所述高温比较器正输入端及低温比较器负输入端；所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变外接的微调控制信号微调值能改变所述微调电阻的阻值，所述集成电路温度检测电路，能外接选择开关控制信号，能通过外接的选择开关控制信号控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头，或者控制所述选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
2.根据权利要求1所述的集成电路温度检测电路，其特征在于，在设计状态下，当集成 电路内的温度为安全高温时，安全高温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路 输出端的电压，当集成电路内的温度为安全低温时，安全低温电阻串抽头上的电压等于所 述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准高温时，校准高温电阻 串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压，当集成电路内的温度为校准 低温时，校准低温电阻串抽头上的电压等于所述负温度系数电压电路输出端的电压。
3.根据权利要求1或2所述的集成电路温度检测电路，其特征在于，包括MOS管比例电 流镜、一运算放大器、第一 PNP管、第二 PNP管、第三PNP管、第一电阻、一电阻串、一微调电 阻、一选择开关电路、二比较器；所述MOS比例电流镜包括PMOS第一 MOS管、PMOS第二 MOS管、PMOS第三MOS管、PMOS 第四MOS管，它们的源极都接电压源，它们的栅极都连在一起接所述运算放大器输出端，第 一 MOS管的漏极接所述运算放大器正输入端及第一电阻的一端，第一电阻的另一端接第一 PNP管的发射极，第二 MOS管的漏极接所述运算放大器负输入端及第二 PNP管的发射极，第 一 PNP管及第二 PNP管的基极、集电极接地，PMOS第三MOS管的漏极接所述电阻串一端，所 述电阻串另一端接所述微调电阻一端，所述微调电阻另一端接地，所述PMOS第三MOS管的 漏极输出正温度系数电流，PMOS第四MOS管漏极接第三PNP管发射极，第三PNP管的基极 及集电极接地，所述第三PNP管的发射极输出负温度系数电压；所述集成电路温度检测电路，能外接微调控制信号，改变微调控制信号微调值能改变 所述微调电阻的阻值；所述电阻串上设有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、 校准低温电阻串抽头，安全高温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准高温电阻串 抽头到所述微调电阻端的阻值小于校准低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值小于安全低温电阻串抽头到所述微调电阻端的阻值，所述安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串 抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头接所述选择开关，所述二比较器一个作为 低温比较器，一个作为高温比较器，所述高温比较器负输入端、所述低温比较器正输入端接 所述选择开关，所述高温比较器正输入端、所述低温比较器负输入端接所述第三PNP管的 发射极；所述选择开关电路外接选择开关控制信号，能控制选择开关电路连接所述高温比较器 负输入端和校准高温电阻串抽头并连接所述低温比较器正输入端和校准低温电阻串抽头， 或者控制选择开关电路连接所述高温比较器负输入端和安全高温电阻串抽头并连接所述 低温比较器正输入端和安全低温电阻串抽头。
4.一种权利要求1所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，通过外界 的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温 电阻串抽头同低温比较器正输入端连接；在校准高温下通过改变外接的微调控制信号的微 调值使所述高温比较器输出高温报警信号，从而确定一校准高温微调值；在校准低温下通 过改变外接的微调控制信号的微调值使所述低温比较器输出低温报警信号，从而确定一校 准低温微调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻 的微调值，对所述微调电阻的阻值进行微调，实现对集成电路温度检测电路的校准。
5.根据权利要求4所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，校准高温 低于安全高温，校准低温高于安全低温，校准高温高于校准低温。
6.根据权利要求5所述的集成电路温度检测电路的校准方法，其特征在于，集成电路 的安全高温为120°C，安全低温为_40°C，校准高温取62V，校准低温取48°C。
全文摘要
本发明公开了一种集成电路温度检测电路，在接正温度系数电流源的电阻串上设置有安全高温电阻串抽头、安全低温电阻串抽头、校准高温电阻串抽头、校准低温电阻串抽头，并设置选择开关电路，当需要对集成电路温度检测电路进行校正时，通过外界的选择开关控制信号控制校准高温电阻串抽头同高温比较器负输入端连接、控制校准低温电阻串抽头同低温比较器正输入端连接，在校准高温下确定一校准高温微调值，在校准低温下确定一校准低温微调值，将所述校准低温微调值和校准高温微调值进行平均，作为对所述微调电阻r的微调值，实现对集成电路温度检测电路的校准。本发明的集成电路温度检测电路校准方便。
文档编号G01K15/00GK101995301SQ200910057769
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者唐成伟, 王梓 申请人:上海华虹Nec电子有限公司