用于温度测量的系统和方法与流程

用于温度测量的系统和方法
1.相关申请
2.本技术要求于2022年3月24日提交的美国专利申请第17/656,288号的优先权和权益，该申请全文以引用方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及微电子电路，并且更具体地涉及用于测量温度的电路。


背景技术：

4.电气或机械装置(例如，电子设备、压力传感器、微机电系统(mems)设备、流速测量设备、电池单元、温度监视器、加热、通风和空调(hvac)系统、油压和温度测量、医疗设备、过程控制器等)在各种情况下的性能可能是外部温度的函数。常常需要测量外部温度以校正或以其他方式控制装置的操作。


技术实现要素：

5.在一般性方面中，一种集成电路包括耦接到数字级的模拟级。该模拟级包括到依赖于外部温度的电阻器的连接、以及分压器电路中连接到该依赖于外部温度的电阻器的上拉电阻器。该上拉电阻器具有制造状态电阻值，并且包括多个电阻器区段。该模拟级还包括复用器，该复用器被配置为选择该多个电阻器区段中具有与该上拉电阻器的目标电阻值匹配的电阻值的至少一者。此外，该数字级通过模数转换器(adc)耦接到该模拟级。该adc被配置为数字化该依赖于外部温度的电阻器上的电压以及具有该电阻值的所选电阻器区段的电压以用于在该数字级中处理。
6.在一般性方面中，一种集成电路包括：一对外部端子，其用于连接到依赖于外部温度的电阻器；以及分压器电路中串联连接到该依赖于外部温度的电阻器的上拉电阻器。该上拉电阻器具有制造状态电阻值。该上拉电阻器包括连接到可选电压输出接片的电阻器区段。每个电阻器区段具有比该上拉电阻器的该制造状态电阻值小的电阻值。该集成电路还包括附接到该上拉电阻器的滑动开关。该滑动开关被配置为短接该上拉电阻器中的至少一个电阻器区段。
7.该集成电路还包括复用器和模数转换器(adc)。该复用器连接到该可选电压输出接片，并且被配置为选择具有与该上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片。该adc被配置为数字化该依赖于外部温度的电阻器上的电压以及具有所选电阻值的所选电阻区段的所选输出电压接片上的电压。
8.在一般性方面中，一种方法包括：在环境中设置热敏电阻器作为温度传感器；以及在制造于集成电路中的分压器电路中将上拉电阻器串联连接到该热敏电阻器。该上拉电阻器包括连接到可选电压输出接片的一系列电阻器区段，每个电阻器区段具有比该上拉电阻器的制造状态电阻值小的电阻值。该方法还包括：选择具有与该上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片，所选电阻值小于上拉电阻器的制造状
态电阻值；以及计算该热敏电阻器上的电压与该分压器电路中所选输出电压接片上的电压的比率，该比率与该热敏电阻器的电阻成比例。该方法还包括基于该热敏电阻器的温度-电阻关系并结合该上拉电阻器的该目标电阻值，将所计算的比率映射到该热敏电阻器的温度值。
9.在以下具体实施方式及其附图内进一步解释了前述说明性发明内容，以及本公开的其他示例性目标和/或优点、以及实现方式。
附图说明
10.图1a是温度测量集成电路的示例性具体实施的框图。
11.图1b是表示热敏电阻器的温度与和该热敏电阻器的电阻成比例的电压比之间的关系的曲线图。
12.图2a是温度测量集成电路的另一示例性具体实施的框图。
13.图2b是表示图2a的集成电路的分压器布置中所涉及的电阻器的图示。
14.图3是上拉电阻器的目标电阻值的示例性温度依赖性的曲线图。
15.图4a是在固定目标电阻场景、依赖于温度的可变目标电阻场景中作为温度的函数的示例性热敏电阻器电压(vntc)的曲线图。
16.图4b是图4a的一部分的分解图。
17.图5是用于测量外部环境的温度的方法的流程图。
18.附图中的部件未必相对于彼此按比例绘制。相似附图标记在若干视图和附图中指示相似部件。
具体实施方式
19.在集成电路中，依赖于外部温度的电阻器可以是热敏电阻器。
20.在一些应用中，依赖于温度的电阻器，即热敏电阻器，被用作外部放置的温度计以用于确定外部温度。例如，在分压器电路中，通过将热敏电阻器的未知电阻相对于与热敏电阻器串联或并联的已知阻抗(例如，上拉电阻器)进行平衡能够确定热敏电阻器在外部温度下的电阻。在一些具体实施中，由分压器电路确定的热敏电阻器的电阻值被映射到温度值。在一些具体实施中，利用例如温度-电阻关系(例如，制造商提供的表示热敏电阻器的温度-电阻关系曲线的查找表(lut))将由分压器电路确定的热敏电阻器的电阻值映射到温度值。
21.在温度测量电路的集成电路(ic)版本中，分压器电路中的已知阻抗(例如，上拉电阻器)是内置在半导体管芯或ic芯片中的电阻器。然而，内置电阻器不具有固定或不变的电阻值，而是具有可随芯片温度变化和/或对于各个管芯不同(例如，由于处理变化)的值。由于上拉电阻器的电阻的这些变化，不同的温度测量ic可能将不同的电阻值分配给同一热敏电阻器并且对于实际的外部温度产生不同的温度读出。为了准确地读出实际的外部温度，可能希望考虑温度测量ic的电阻器的指定值(例如电阻)的变化。
22.本公开描述了一种用于利用热敏电阻器作为外部温度传感器来准确地测量外部温度的温度测量集成电路(ic)和方法。该热敏电阻器可以是负温度系数热敏电阻器(也称为ntc)或正温度系数热敏电阻器(也称为ptc)。该集成电路可实施在具有用于连接到该热敏电阻器的外部端子的半导体管芯或ic芯片中。该ic和方法涉及参考片上基准电阻器
(rpull-up)在分压器电路中测量该热敏电阻器在该外部温度环境中的电阻。
23.该片上电阻器(例如，rpull-up)的电阻值可能由于处理变化(并且还由于该ic芯片的温度变化)而对于各个管芯是不同的。由于上拉电阻器的电阻的这些变化，不同的温度测量ic可能将不同的电阻值分配给同一热敏电阻器并且对于实际的外部温度产生不同的温度读出。换句话说，各个管芯的该上拉电阻器的电阻的处理变化以及该ic芯片的温度变化可能导致外部温度的不准确确定。
24.在所公开的温度测量ic和方法中，可通过使用具有一定范围的可选择的预定义电阻值的片上基准电阻器(rpull-up)来克服确定与各个模片的处理变化和ic芯片温度变化相关联的外部温度的困难。
25.在示例性具体实施中，片上基准电阻器rpull-up以类似数字电位差计的布置实施在ic芯片上，其中其电阻值被选择(例如，以数字方式选择)以用于在分压器电路中使用。rpull-up的所选电阻值可为被选择用于在分压器电路中使用的目标值，其很大程度上独立于ic组件值中的任何各个管芯的处理变化和任何ic芯片依赖于温度的变化。然后，利用所选择的rpull-up电阻值确定的热敏电阻器的电阻值基于热敏电阻器的已知温度-电阻关系曲线被数字地映射到外部温度。
26.图1a是根据本公开的原理的用于利用热敏电阻器(例如，ntc 110)作为外部温度传感器来测量(例如，在外部环境10中的)外部温度的温度测量集成电路(例如，ic 100)的示例性具体实施的框图。
27.在示例性具体实施中，ic 100包括模拟分压器电路(例如，在模拟ic级100a中)以及数字控制和数据处理电路(例如，在数字ic级100d中)。
28.模拟ic级100a可具有两个外部端子或引脚(例如，引脚a和引脚b)，ntc 110可在外部环境10中跨这两个外部端子或引脚连接。ntc 110的一个端部(例如，引脚b)可接地。模拟ic级100a还包括(例如，在端子a处)串联连接到ntc 110的内部(即，片上)基准电阻器(例如，上拉电阻器120)。上拉电阻器120可具有制造状态电阻值rpu。对于分压器测量，电压(例如，vref)可跨ntc 110和上拉电阻器120的串行组合被施加(例如，vref可施加在上拉电阻器120的顶部上的基准电压端子tr与引脚b(接地)之间)。一对背对背齐纳二极管(例如，二极管112)可放置在引脚a和引脚b之间以防止过电压损坏电路。
29.在示例性具体实施中，内部基准电阻器(例如，上拉电阻器120)可以是具有多个可选电阻值(例如，srpu)的接片电阻器。可选电阻值(例如，srpu)可以小于完全制造状态上拉电阻器120的电阻(例如，rpu)。
30.在示例性具体实施中，上拉电阻器120可被制造成连接到(可选)电压输出接片(例如，输出接片122)的具有较小电阻值的一系列电阻元件或区段。每个输出接片122可对应于比完全制造状态上拉电阻器120的电阻(例如，rpu)小的另一电阻值。输出接片122可连接到复用器130。复用器130可(例如，从数字ic级100d中的修整代码生成器160)接收用于将上拉电阻器120的电阻值修整(即，降低)到较低值的数字指令或修整代码(例如，rpu_trim)。在示例性具体实施中，修整代码(例如，rpu_trim)可标识对应于上拉电阻器120的似乎比完全制造状态上拉电阻器120的电阻(例如，rpu)低的电阻值(例如，srpu)的所选输出接片122。复用器130可通过选择对应于上拉电阻器120的所选较低电阻值srpu的所选输出接片122的上拉电压输出(vpu)来响应数字指令或修整代码(例如rpu_trim)。
31.引脚a处的ntc 110上的电压(例如，vntc)和上拉电压输出vpu可用于计算ntc 110在外部温度(t
ntc
)下的电阻。
32.在示例性具体实施中，模拟ic级100a可包括复用器140，该复用器将模拟vntc和vpu信号发送到模数转换器(例如，adc 150)以用于转换成数字字值(dw)。adc 150将模拟ic级100a中的电路与数字ic级100d中的电路耦接。vntc和vpu的数字字值(dw)然后从adc 150发送到数字ic级100d以供处理(例如，用于计算ntc 110的温度(tntc))。adc150可数字化输入电压(例如，vntc或vpu)与基准电压的比率。adc 150可例如被供应有与施加到上拉电阻器120的顶部上的基准电压端子tr的基准电压(例如，vref)相同的基准电压。然而，这两个所测量的输入电压的比率(例如，vntc/vpu)独立于被施加给adc 150或由该adc使用的基准电压。
33.此外，数字ic级100d可例如包括温度传感器(例如，tsens 170)、存储器190(例如，非易失性存储器(nvm))、rpu选择模块(例如，修整代码生成器160)、以及数据处理模块180。
34.在数字ic级100d中，管芯温度(ic 100的片上温度)可由片上温度传感器(即，tsens 170)确定。在示例性具体实施中，tsens 170可以例如是基于半导体带隙的温度传感器。温度传感器可例如利用二极管(例如硅二极管)的正向电压是依赖于温度的原理，该二极管可以是双极结型晶体管(bjt)的基极-发射极结。在示例性具体实施中，tsens 170可被配置为基于二极管的正向结电压的测量来确定结温度tjct(即，管芯温度)。
35.在数字ic级100d中，rpu选择模块(例如，修整代码生成器160)可生成用于修整或降低上拉电阻器120的电阻值(r
pu
)(例如，到目标电阻值)的指令(例如，数字修整代码)，以用于模拟ic级100a中的ntc 110的电阻的分压器电路测量。修整代码生成器160可基于芯片的结温度tjct(如从tsens 170获得)且基于存储在存储器(例如，存储器190)中的修整数据(例如，电阻器修整数据192)来选择用于将电阻器120的值(rpu)修整到目标值的数字修整代码。
36.电阻器120的电阻的所选目标值可对应于上拉电阻器的在温度范围内匹配上拉电阻器的目标阻抗值的一部分。电阻器120的电阻的所选目标值(或部分)可能在该温度范围内不是恒定的，并且可具有正的或负的电阻温度系数(tcr)。
37.存储器190可包括用于选择上拉电阻器120的目标电阻值的电阻器修整数据192(用于上文所论述的模拟ic级100a中的分压器测量)。每个单独上拉电阻器120的特性(例如，电阻值和温度行为)可例如通过例如在已处理的半导体晶圆上进行的自动化测试设备(ate)测试来获得，其中单独上拉电阻器120/ic 100管芯已在生产环境中制造。基于ate测试结果，电阻器修整数据192可包括在几个(例如，1个-10个)不同的ic(管芯)操作温度(或温度范围)下为单独上拉电阻器120选择目标电阻值的列表。存储器190中的电阻器修整数据192中的列表可例如包括标识单独上拉电阻器120在不同温度下的所选目标电阻值的数字修整代码。用于两个不同管芯温度(temp1和temp2)的数字修整代码可例如在电阻器修整信息192中被列为temp1，trimcode1；和temp2，trimcode2；。数字修整代码(例如，trimcode1或trimcode2)中的每一者可包括上拉电阻器在集成电路(管芯)的所列温度(例如，temp 1或temp2)下的目标电阻值、以及用于复用器130选择对应于目标电阻值的上拉电阻器120的上拉电压输出(vpu)的指令。
38.修整代码生成器160可通过在存储器190上的电阻器修整数据192中所列的不同管
芯温度(例如，temp1和temp2)之间插值芯片的温度tjct来选择用于将上拉电阻器120的值(rpu)修整到目标值的数字修整代码。
39.数字ic级100d还可包括温度-电阻(t/r)关系生成器194，其可计算热敏电阻器(ntc 110)的温度-电阻关系曲线。在一些具体实施中，温度-电阻(t/r)关系生成器194可使用或可以是查找表(lut)(例如，存储在存储器190中的lut)以用于计算热敏电阻器的温度-电阻关系。lut可表示结合上拉电阻器的目标电阻值的热敏电阻器(ntc 110)的温度-电阻关系曲线。为了说明的目的，图1b以图形形式示出了热敏电阻器的温度(在x轴上)和与热敏电阻器的电阻成比例的电压比(在y轴上)之间的关系。在一些具体实施中，lut可存储在存储器190中并且可被使得能够由比率模块182访问。
40.在示例性具体实施中，t/r关系生成器194可以是可编程的(例如，可编程lut)。t/r关系生成器194可被配置用于包括典型热敏电阻器和具有目标电阻值(rtarget)的片上基准电阻器r
pull-up
(例如，上拉电阻器120)的理想系统。
41.在一些具体实施中，rtarget可与用于测量模拟ic级100a中的vntc和vpu的上拉电阻器120的所选电阻值(srpu)相同(或大致相同)(上文所描述)。
42.进一步在数字ic级100d中，数字处理模块180可包括用于基于ntc110的电阻(rntc)或等效地基于从模拟ic级100a的adc 150接收的vntc与vpu的数字字值(dw)的比率来确定ntc 110的外部温度(tntc)的算法。
43.在示例性具体实施中，数字处理模块180可例如在比率模块182中实施算法以计算从模拟ic级100a中的adc 150接收的vntc与vpu的比率。比率模块182可例如基于以下分压器公式来计算比率：
44.比率＝vntc/vpu＝v(ntc)/(v(ntc)+v(srpu))，
45.其中v(ntc)是ntc 110上的电压(在引脚a处)，并且v(srpu)是上拉电阻器120的所选电阻值(srpu)上的(vref的)电压降。
46.例如，数据处理模块180还可在插值器184中实施算法，以确定对应于(由比率模块182计算的)比率vntc/vpu的热敏电阻器温度(tntc)值。在示例性具体实施中，插值器184可例如耦接到表示热敏电阻器110的温度-电阻关系的t/r关系生成器194(例如，查找表(lut))。t/r关系生成器194(例如，存储在存储器中的lut)可例如包括针对比率(vntc/vpu)的离散集合的热敏电阻器温度值(tntc)的列表或表格。例如，通过在t/r关系生成器194中(vntc/vpu)的相邻值之间的热敏电阻器温度(tntc)值的线性或多项式插值，插值器184可为(由比率模块182计算的)中间比率vntc/vpu估计热敏电阻器温度(tntc)的值。
47.在一些示例性具体实施中，插值器184可利用数学函数f(比率vntc/vpu)＝(tntc)(未示出)来计算对应于(由比率模块182计算的)比率vntc/vpu的热敏电阻器温度(tntc)值。数学函数f可以是对应于例如图1b所示的热敏电阻器110的温度-电阻关系曲线的多项式函数。
48.用于比率vntc/vpu的所插值(或所计算)的热敏电阻器温度(tntc)可准确地表示外部环境10的外部温度。可以不需要任何进一步的校正来解决各个管芯的变化或ic 100的部件(例如，上拉电阻器120)的温度变化。
49.在前述具体实施中，通过选择对应于用于由adc 150进行的测量的预定目标电阻值(rtarget)的输出接片122来修整上拉电阻器(例如，上拉电阻器120)。这避免了对于由于
rpu变化而补偿所计算的比率的任何随温度的弯曲的需要。
50.在上文所论述的具体实施中，上拉电阻器120的所选电阻值srpu可对应于具有将由adc 150在预期温度范围内进一步处理的上拉电压输出vpu的输出接片的选择。允许高准确度或高分辨率处理的adc 150的输入范围可能是受限的。所选择的电阻值srpu可被选择为使得输出接片电压输出vpu(以及热敏电阻器电压vntc)在允许高准确度或高分辨率处理的adc150的输入范围内。
51.在上述具体实施中，数字化电压vpu和vntc的adc 150可具有用于高准确度或高分辨率数字化结果的有限输入范围。在所指定adc输入范围的5％以下和95％以上，adc准确度可能劣化，例如由于小输入信号(例如，vntc)被独立于输入ntc电压vntc的外部噪声电平淹没。而且，小ntc电压的温度斜率可能是小的，因为电压随温度的改变更小。因此，adc 150中的小误差可能导致较大的温度读出误差。
52.降低对adc 150的分辨率要求的一种方式是增大或最大化由复用器140施加到adc 150的输入电压(例如，vpu或vntc)。在一些示例性具体实施中，可通过短接位于对应于上拉电阻器120的所选电阻值srpu的所选输出接片122上方的上拉电阻器区段来增大输入电压(例如，vpu或vntc)。在分压器电路中，通过短接，否则会在未选择的电阻(即，位于所选输出接片122上方的电阻器120中的上拉电阻器区段)上下降的电压被重新分配或重新分布成在ntc 110(vntc)和上拉电阻器120的未短接部分(srpu、vpu)上的附加电压降。
53.图2a示出被配置为短接上拉电阻器(即，电阻器120)的未选择的电阻区段的示例性温度测量集成电路105。
54.集成电路105可包括耦接到数字ic级(例如，图1a的数字ic级100d)的模拟ic级(例如，模拟ic级105a)。模拟ic级105a(类似于图1a的模拟ic级100a)可包括串联连接到ntc 110(例如，在端子a处)以用于分压器测量的内部基准电阻器(例如，上拉电阻器120)。基准电压(例如，vref-rpu)可跨ntc 110和上拉电阻器120的串联组合被施加。另一基准电压(例如，vref-adc)被施加到对vntc和vpu数字化的adc 150上。
55.在示例性具体实施中，ic 105(如在ic 100中)中的内部基准电阻器(例如，上拉电阻器120)可以是具有多个可选电阻区段的接片电阻器，这些可选电阻区段可响应于由复用器130(从图1a的数字ic级100d)接收的数字指令(例如，数字修整代码)而被选择(例如，具有电阻值srpu)用于由输出接片122输出的电压。
56.如图2a所示，ic 105中的上拉电阻器120还可包括(或附接到)滑动开关(例如，开关s1)，该滑动开关可与能够由输出接片122选择的电阻器120的一系列电阻区段并联放置。开关s1可例如由复用器130激活以短接或旁路未被选择用于由输出接片122输出的电阻区段(即，在上拉电阻器120的顶部上的基准电压端子tr下方以及在具有电阻值srpu的所选电阻区段上方的未选电阻区段)。
57.如图2b所示，被短接的电阻区段可具有等于rbypass的未短接电阻值，并且开关s1本身可具有内部电阻rsw。
58.图2b是表示ic 105(图2a)的分压器电路布置中所涉及的电阻器的图示。如图2b中所见，(ntc 110的)电阻器rntc、(上拉电阻器120的所选部分的)电阻器rpu和(上拉电阻器120的未选部分的)电阻器rbypass串联布置在基准电压(adc ref)与接地之间。具有内部开关电阻rsw的开关s1与电阻器rbypass并联。
59.为了评估短接rbypass的效应，考虑一种示例性情形，其中图2b中所示的基准电压和电阻器具有以下示例性值：基准电压(adc ref)＝1000mv，rntc＝100欧姆，rpu＝1100欧姆，rbypass＝1030欧姆，并且rsw＝20欧姆。
60.对于该示例性情形，当通过使开关s1处于打开位置而不旁路rbypass时，vntc＝adc ref*rntc/(rpu+rbypass+rntc)等于约45mv。当rbypass通过闭合开关s1而被短接或旁路时，vntc＝adc ref*rntc/(rpu+(1/rbypass+1/rsw)-1
+rntc)等于约82mv。因此，短接ic105中电阻器120的未选电阻区段使输入到adc 150(图1a和图2a)的vntc值从约45mv几乎加倍到约82mv。以这种方式(即，通过短接上拉电阻器的未选区段)，最大化或增大由adc 150处理的vntc和vpu电压可以是可能的。可增大vntc和vpu电压以将到adc 150的输入电压保持在adc的指定电压输入范围(adc输入范围)的5％到95％带中以用于数字化结果的可接受分辨率或准确度。
61.在前述具体实施中，当上拉电阻器(例如，电阻器120)以负的电阻温度系数为特征时，用于匹配adc的指定电压输入范围的电阻器值的温度范围较大。例如，图3示出了用于匹配具有1100欧姆的指定电阻(例如，在室温25℃指定)的上拉电阻器的目标电阻值的温度依赖性的曲线图300。示出了两种场景：(a)固定目标电阻值场景(3-1)，其中目标电阻值独立于上拉电阻器的电阻的依赖于温度的变化并且不随其改变；以及(2)可变目标值场景(3-2)，其中目标电阻值可被选择为匹配上拉电阻器的电阻的依赖于温度的变化。
62.如图3中所示，上拉电阻器可具有负tcr(即，随着温度升高而电阻降低)，其电阻从处于约-50℃的低温的约1260欧姆向下变化到处于约200℃的较高温度的约760欧姆。前述具体实施(图1a及图2a)中为场景3-2选择的目标电阻可具有被选择以在扩展温度范围(例如，-50℃到200℃、0℃到100℃等)内匹配上拉电阻器值的依赖于温度的变化的值。
63.由于上拉电阻器在较高温度具有较低电阻值，所以在较高温度(但在场景3-2中具有较低目标电阻值)的热敏电阻器电压vntc(在引脚a处)可具有比场景3-1中的恒定目标电阻(rpu)值的vntc更高的值。这可导致更宽的温度范围，其中ntc电压vntc在adc的指定电压输入范围(下文中称为adc输入范围)的5％到95％的范围内，以用于数字化结果的可接受分辨率或准确度。
64.图4a示出了示例性曲线图400，其例示了在这两个场景(即，场景3-1(固定目标电阻)和场景3-2(依赖于温度的可变目标电阻))中作为温度的函数的vntc。图4b是图4a的一部分的分解图。
65.在图4a和图4b两者中，曲线图400示出作为温度的函数的场景3-1(固定目标电阻)和场景3-2(依赖于温度的可变目标电阻)的vntc值。所示出的vntc值相对于adc输入范围被归一化。在图4a和图4b两者中对于在x轴上示出的温度(例如，在图4a中对于在约-50℃和约180℃之间的温度，并且在图4b中对于在约135℃和180℃之间的温度)，在y轴上绘制具有例如在0和1之间的归一化值的比率＝(vntc/adc输入范围)。用于可接受的分辨率或准确度的adc的指定电压输入范围(adc输入范围)的5％至95％带由y轴上的归一化值0.05和0.95指示。
66.如图4a和图4b所示，场景3-1(固定目标电阻)的vntc值落在用于可接受的分辨率或准确度的adc输入范围的5％至95％带之外。特别地，在约155℃至约180℃的温度范围中，场景3-1的vntc值具有小于0.05的归一化值(换句话说，小于adc输入范围的5％)。可通过选
择依赖于温度的可变目标电阻(例如，在ic 100和ic 105中，如上文例如参考图3所讨论的)来增大vntc值。图4a和图4b示出了对于场景3-2(依赖于温度的可变目标电阻)，在约155℃至约180℃的温度范围中的vntc值已相对于场景3-1中的值被增大。特别地，在场景3-2(依赖于温度的可变目标电阻)中，约55℃至170℃的温度范围中的vntc值已充分地增大以具有大于约0.05的vntc的归一化值(换句话说，大于用于可接受的分辨率或准确度的adc输入范围的5％)。
67.图5示出了用于测量(例如，集成电路(ic)外部的)外部环境的温度的示例性方法500。
68.在示例性具体实施中，方法500包括将热敏电阻器作为温度传感器设置在环境中(510)、以及在分压器电路中将上拉电阻器串联连接到热敏电阻器(520)。上拉电阻器可被制造在集成电路或半导体管芯中，并且包括连接到可选电压输出接片的一系列电阻器区段。每个电阻器区段可具有比整个制造状态上拉电阻器的电阻更小的电阻值。
69.方法500还包括：选择具有与上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片，所选电阻值小于上拉电阻器的制造状态电阻值(530)、以及计算热敏电阻器上的电压与分压器电路中所选输出电压接片上的电压的比率(540)。该比率与热敏电阻器的电阻成比例。
70.方法500还包括基于热敏电阻器的温度-电阻关系并结合上拉电阻器的目标电阻值，将所计算的比率映射到热敏电阻器的温度值(550)。
71.在一些示例性具体实施中，方法500可包括(在选择具有匹配目标电阻值的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片530之后)短接上拉电阻器的顶部与所选电阻区段之间的电阻器区段。
72.在示例性具体实施中，在方法500中，将所计算的比率映射到热敏电阻器的温度值550可包括结合上拉电阻器的目标电阻值在表示热敏电阻器的温度-电阻关系的t/r关系生成器(例如，查找表(lut))中插值该温度值。
73.在示例性具体实施中，在方法500中，可基于由片上温度传感器测量的集成电路的温度来选择与上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值。
74.在示例性具体实施中，在方法500中，选择输出电压接片530可包括生成数字修整代码，该数字修整代码指示连接到可选电压输出接片的复用器选择具有与上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片。生成指示连接到可选电压输出接片的复用器的数字修整代码可包括从用于至少两个不同温度的修整代码的所存储列表插值数字修整代码。可通过存储在存储器中的集成电路的该至少两个不同温度的修整代码列表的插值来获得集成电路的(除了所存储列表中的该至少两个不同温度之外的)又一不同温度处上拉电阻器的目标电阻值的修整代码。
75.在说明书和/或附图中，已经公开了典型的实施方案。本公开不限于此类示例性实施方案。例如，低压差稳压器是一种类型的线性稳压器，但所公开的原理也可与其他类型的线性稳压器电路一起使用。术语“和/或”的使用包括一个或多个相关联列出条目的任意组合和所有组合。附图是示意性表示并且因此未必按比例绘制。除非另有说明，否则特定术语已用于通用和描述性意义，而非用于限制的目的。
76.除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本领域的普通技术人
员通常理解的含义相同的含义。可以在本公开的实践或测试中使用与本文所述的那些类似或等同的方法和材料。如本说明书中以及所附权利要求书中所用，单数形式“一个”、“一种”、“该”包括多个指代物，除非上下文另有明确规定。如本文所用的术语“包括”及其变型形式与术语“包括”及其变型形式同义地使用，并且是开放式的非限制性术语。本文所用术语“任选的”或“任选地”是指随后描述的特征、事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述特征、事件或情况发生的实例和不发生的实例。范围在本文中可以表达为从“约”一个特定值，和/或到“约”另一个特定值。当表达这样的范围时，一个方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当值通过使用先行词“约”表达为近似值时，应当理解，该特定值形成另一个方面。还应当理解，每个范围的端点相对于另一个端点是重要的，并且独立于另一个端点。
77.一些具体实施可使用各种半导体处理和/或封装技术来实现。一些实施方式可使用与半导体衬底相关联的各种类型的半导体处理技术来实现，该半导体衬底包含但不限于，例如硅(si)、砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等。
78.虽然所描述的具体实施的某些特征已经如本文所述进行了说明，但是本领域技术人员现在将想到许多修改形式、替代形式、变化形式和等同形式。因此，应当理解，所附权利要求书旨在涵盖落入具体实施的范围内的所有此类修改形式和变化形式。应当理解，这些修改形式和变化形式仅仅以举例而非限制的方式呈现，并且可以进行形式和细节上的各种变化。除了相互排斥的组合以外，本文所述的设备和/或方法的任何部分可以任意组合进行组合。本文所述的具体实施可包括所描述的不同具体实施的功能、部件和/或特征的各种组合和/或子组合。

技术特征：
1.一种集成电路，所述集成电路包括：模拟级，所述模拟级包括：到依赖于外部温度的电阻器的连接，在分压器电路中连接到所述依赖于外部温度的电阻器的上拉电阻器，所述上拉电阻器具有制造状态电阻值，所述上拉电阻器包括多个电阻器区段，和复用器，所述复用器被配置为选择所述多个电阻器区段中的具有与所述上拉电阻器的目标电阻值匹配的电阻值的至少一个电阻器区段；和数字级，所述数字级通过模数转换器adc耦接到所述模拟级，所述adc被配置为数字化所述依赖于外部温度的电阻器上的电压和具有所述电阻值的所选电阻器区段的电压以用于在所述数字级中进行处理。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述数字级包括数据处理模块，所述数据处理模块被配置为计算由所述adc数字化的电压的比率，所述比率与所述依赖于外部温度的电阻器的电阻成比例，并且所述数据处理模块还被配置为基于所述依赖于外部温度的电阻器的温度-电阻关系并结合所述上拉电阻器的所述目标电阻值，将所计算的比率映射到所述依赖于外部温度的电阻器的温度。3.根据权利要求2所述的集成电路，还包括存储在存储器中的查找表lut，所述lut表示所述依赖于外部温度的电阻器的温度-电阻关系，并且所述数据处理模块被配置为从存储在所述存储器中的所述lut插值所述依赖于外部温度的电阻器的温度的值。4.根据权利要求1所述的集成电路，还包括修整代码生成器，所述修整代码生成器被配置为生成数字修整代码，所述数字修整代码指示所述复用器选择所述多个电阻器区段中的具有与所述上拉电阻器的所述目标电阻值匹配的所述电阻值的所述至少一个电阻器区段，所述上拉电阻器中的所述多个电阻器区段中的每一者连接到电压输出接片，并且所述修整代码生成器被配置为生成数字修整代码，所述数字修整代码指示所述复用器选择所述多个电阻器区段中的具有与所述上拉电阻器的所述目标电阻值匹配的所述电阻值的所述至少一个电阻器区段的电压输出接片，与所述上拉电阻器的所述目标电阻值匹配的所述电阻值是基于由片上温度传感器测量的所述集成电路的温度来选择的，并且所述电阻值被选择为与所述上拉电阻器在温度范围内的不同温度下的不同目标电阻值匹配。5.根据权利要求4所述的集成电路，还包括存储器，所述存储器具有所述集成电路的至少两个不同温度的修整代码的所存储列表，每个修整代码包括所述上拉电阻器在所述集成电路的相应温度下的目标电阻值，并且所述修整代码生成器被配置为通过存储在所述存储器中的所述集成电路的所述至少两个不同温度的修整代码的所存储列表的插值来生成所述上拉电阻器在所述集成电路的另一不同温度下的目标电阻值的修整代码。6.一种集成电路，所述集成电路包括：一对外部端子，所述一对外部端子用于连接到依赖于外部温度的电阻器；
在分压器电路中串联连接到所述依赖于外部温度的电阻器的上拉电阻器，所述上拉电阻器具有制造状态电阻值，所述上拉电阻器包括连接到可选电压输出接片的电阻器区段，每个电阻器区段具有比所述上拉电阻器的所述制造状态电阻值小的电阻值；附接到所述上拉电阻器的滑动开关，所述滑动开关被配置为短接所述上拉电阻器中的至少一个电阻器区段；连接到所述可选电压输出接片的复用器，所述复用器被配置为选择具有与所述上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片；和模数转换器adc，所述adc被配置为数字化所述依赖于外部温度的电阻器上的电压以及具有所选电阻值的所选电阻区段的所选输出电压接片上的电压。7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述复用器还被配置为激活所述滑动开关以短接所述上拉电阻器的顶部与所选电阻区段之间的上拉电阻器区段。8.根据权利要求6所述的集成电路，还包括数据处理模块，所述数据处理模块被配置为计算由所述adc数字化的电压的比率，所述比率与所述依赖于外部温度的电阻器的电阻成比例。9.根据权利要求8所述的集成电路，其中所述数据处理模块还被配置为基于所述依赖于外部温度的电阻器的温度-电阻关系并结合所述上拉电阻器的所述目标电阻值，将所计算的比率映射到所述依赖于外部温度的电阻器的温度。10.一种方法，所述方法包括：在环境中设置热敏电阻器作为温度传感器；在分压器电路中将上拉电阻器串联连接到所述热敏电阻器，所述上拉电阻器在集成电路中被制造并且包括连接到可选电压输出接片的一系列电阻器区段，每个电阻器区段具有比所述上拉电阻器的制造状态电阻值小的电阻值；选择具有与所述上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片，所述目标电阻值小于所述上拉电阻器的所述制造状态电阻值；计算所述热敏电阻器上的电压与所述分压器电路中所选输出电压接片上的电压的比率，所述比率与所述热敏电阻器的电阻成比例；以及基于所述热敏电阻器的温度-电阻关系并结合所述上拉电阻器的所述目标电阻值，将所计算的比率映射到所述热敏电阻器的温度值。11.根据权利要求10所述的方法，其中将所计算的比率映射到所述热敏电阻器的温度值包括结合所述上拉电阻器的所述目标电阻值在表示所述热敏电阻器的所述温度-电阻关系的查找表lut中插值所述温度值，与所述上拉电阻器的所述目标电阻值匹配的所选电阻值是基于由片上温度传感器测量的所述集成电路的温度来选择的，选择所述输出电压接片包括生成数字修整代码，所述数字修整代码指示连接到所述可选电压输出接片的复用器选择具有与所述上拉电阻器的所述目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片，以及生成所述数字修整代码包括从用于至少两个不同温度的修整代码的所存储列表插值在所述集成电路的温度下的所述数字修整代码。12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
短接所述上拉电阻器的顶部与所选电阻区段之间的电阻器区段。

技术总结
本公开涉及用于温度测量的系统和方法。一种方法包括使用热敏电阻器作为温度传感器并且在分压器电路中将上拉电阻器串联连接到该热敏电阻器。该上拉电阻器被制造在集成电路中，并且包括连接到可选电压输出接片的一系列电阻器区段。该方法还包括：选择具有与上拉电阻器的目标电阻值匹配的所选电阻值的所选电阻区段的输出电压接片，所选电阻值小于上拉电阻器的制造状态电阻值；计算热敏电阻器上的电压与分压器电路中所选输出电压接片上的电压的比率；以及基于热敏电阻器的温度-电阻关系结合上拉电阻器的目标电阻值将所计算的比率映射到热敏电阻器的温度值。映射到热敏电阻器的温度值。映射到热敏电阻器的温度值。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：半导体元件工业有限责任公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/9/25