發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 16:56

【摘要】： 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高性能微處理器中的溫度控制單元電路(TAU),溫度控制單元是一個(gè)片上溫度傳感器,該結(jié)構(gòu)提供一個(gè)周期性的溫度控制,使片內(nèi)溫度傳感器的結(jié)點(diǎn)溫度與處理器的預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較,這個(gè)預(yù)設(shè)溫度是用戶通過(guò)編程來(lái)設(shè)定的,是預(yù)先設(shè)定的溫度值,當(dāng)結(jié)點(diǎn)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)溫度時(shí),該溫度控制單元產(chǎn)生一個(gè)中斷信號(hào)。傳感器的溫度需要通過(guò)軟件程序的修正,逐次逼近上述的預(yù)設(shè)溫度,最終得到兩個(gè)溫度之間相差很小或非常接近,比較器將產(chǎn)生高電平中斷信號(hào)。 與MOSFET器件相比之下,雙極型晶體管BJT在具有溫度傳感的特性上,還具有更好的信號(hào)傳感的性能。這就是BJT在溫度傳感設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用的原因。當(dāng)今,CMOS工藝已成為主流工藝,允許在片上系統(tǒng)的芯片上進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。由于CMOS工藝下的不兼容,溫度傳感器的部分性能仍不及雙極型溫度傳感器,如容易受到溫度補(bǔ)償、溫度漂移和器件不匹配的影響等,因此設(shè)計(jì)出一種具有高性能、低功耗、低成本的CMOS集成溫度傳感器已成為溫度傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。 該片上溫度傳感器單元的結(jié)構(gòu),由以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)組成,溫度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC、比較器、控制邏輯和三個(gè)獨(dú)立的寄存器等。 本設(shè)計(jì)采用HSPICE對(duì)溫度傳感器電路進(jìn)行了模擬仿真,仿真結(jié)果表明,在0—124℃溫度范圍內(nèi),預(yù)設(shè)溫度與結(jié)點(diǎn)溫度相差2℃的范圍內(nèi)輸出中斷信號(hào)高電平的請(qǐng)求。 該研究成果可用于一些高精度的應(yīng)用場(chǎng)所,比如微處理器、空調(diào)、醫(yī)療儀器和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等領(lǐng)域,具有顯著的研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。
【圖文】：

圖 2-1 CMOS 縱向晶體管和橫向晶體管的剖面圖S 工藝中有兩種方式能實(shí)現(xiàn) PNP 雙極型晶體管，分別 PNP 管 CLBT，其結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示�？v向 PNP 管也叫（與 PMOS 的漏源區(qū)相同）作為發(fā)射極，N 阱本身作區(qū)，并且應(yīng)該接到最低電壓，通常為接地。PNP 管的 VEB研究 PNP 管，理想情況下其集電極電流與 E-B 結(jié)電壓的 所示，且可由式（2-10）[4]給出，忽略晶體管基極電C等于發(fā)射極電流 IE；( )CSEBTI = IexpV/Vq，，式中 IS為晶體管發(fā)射極反向飽和電流，正比于μkTn遷移率，ni為硅的本征載流子濃度。

圖 2-2 雙極晶體管 BE 結(jié)電壓 VEB可以用溫度信號(hào)來(lái)測(cè)量， SCIIqkTln 是一個(gè)與溫度關(guān)系非常相關(guān)的bDbepbiNkTAnω2 位為 K；Ae為發(fā)射極面積；ωb區(qū)少數(shù)載流子平均遷移率。pb μ = TgiTEnVVCTi2exp3/2m
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TP332

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 江海;呂堅(jiān);徐建華;蔣亞?wèn)|;;基于動(dòng)態(tài)元件匹配的CMOS集成溫度傳感器設(shè)計(jì)[J];半導(dǎo)體學(xué)報(bào);2007年11期

2 蔡兵;基于集成溫度傳感器的熱電偶冷端補(bǔ)償方法[J];傳感器技術(shù);2005年11期

3 熊琦;曾健平;彭偉;曾云;;CMOS集成溫度傳感器中的器件模型分析[J];電子與封裝;2006年07期

4 宿元斌;;基于兩線串行總線的高精度集成溫度傳感器[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2007年03期

5 劉斌;張正權(quán);陸申龍;趙天相;;電流型集成溫度傳感器特性測(cè)量與多功能溫度計(jì)的設(shè)計(jì)[J];實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理;1999年05期

6 張少嘉;馮勇建;陳有煉;;CMOS數(shù)字集成溫度傳感器的開(kāi)發(fā)[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年02期

7 曾健平,文劍,晏敏;低功耗CMOS帶隙基準(zhǔn)電壓源的設(shè)計(jì)[J];宇航計(jì)測(cè)技術(shù);2004年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 楊洪艷;SRAM靈敏放大器模塊的HSPICE仿真與設(shè)計(jì)改進(jìn)[D];北京工業(yè)大學(xué);2004年

本文編號(hào)：2683845