專利名稱：差分熱敏電阻器電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及差分熱敏電阻器電路。
背景技術：
電阻器是兩個端子的電子部件，其在兩個端子之間產生與經由端子的電流成比例的電壓。歐姆定律定義了電阻器的阻值為在端子之間產生的電壓與流經端子的電流之比。 熱敏電阻器是一種電阻值隨溫度而改變的電阻器。因此，熱敏電阻器的端子之間的電壓隨溫度以及流經端子的電流而改變。
發明內容
本文論述了一種使用來自熱敏電阻器的第一和第二端子的第一和第二電壓來提供溫度指示的裝置和方法，包括提供第一電阻器和第二電阻器，其中第一電阻器被配置為耦接至熱敏電阻器的第一端子，第二電阻器被配置為耦接至熱敏電阻器的第二端子。該發明內容部分旨在提供對本專利申請的主題內容的概述，而不是要提供對本發明的排他性或窮盡性的說明。本文包括具體描述，以提供本專利申請的其他有關信息。
附圖并不一定是按照比例繪制的，在附圖中，類似附圖標記可以描述不同視圖中的類似部件。具有不同字母后綴的類似附圖標記可以表示類似部件的不同實例。附圖總體上通過示例而非限制性地示出了本文中論述的多種實施例。圖1A-1C總體上示出了單端熱敏電阻器信息的示例，包括熱敏電阻器電壓、濾波后熱敏電阻器電壓以及通用串行總線(USB)數據。圖2總體上示出了差分熱敏電阻器電路的示例。圖3總體上示出了差分熱敏電阻器處理電路的示例。圖4總體上示出了備選的熱敏電阻器處理電路的示例。圖5總體上示出了備選的熱敏電阻器處理電路的示例。
具體實施例方式本申請發明人已經認識到一種集成熱敏電阻器感測電路，被配置為以差分方式感測外部熱敏電阻器上的電壓，以與基準電壓相比較。在示例中，可以使用例如集成熱敏電阻器感測電路外部的電阻器等電阻器來確定基準電壓。此外，可以將熱敏電阻器的電阻值與基準電阻值(例如，外部電阻器)相比較。在一些示例中，相比于對熱敏電阻器上的電壓的非差分感測，對熱敏電阻器上的電壓的差分感測能夠提供增強的信號完整性，或者能夠提供對增強的信號完整性技術的使用，從而允許在噪雜環境中的更廣泛應用。在示例中，可以利用在熱敏電阻器上強行施加的電壓以及一個或多個串聯或并聯的外部電阻器，采用單端形式來感測熱敏電阻器。在一些示例中，可以利用大電容器來去除一部分噪聲，從而能夠繞過單端實施方式。然而，這種實施方式會有較高的功率成本和較長的穩定時間。圖1A-1C總體上示出了單端熱敏電阻器信息的示例，包括熱敏電阻器電壓101、濾波后的熱敏電阻器電壓102、以及通用串行總線(USB)數據103。在示例中，熱敏電阻器電壓101示意了由于至單端熱敏電阻器輸入上的數據串擾而導致的噪聲。在一些示例中，可以(例如使用大電容器等)對熱敏電阻器電壓進行濾波。濾波后的熱敏電阻器電壓102示意了對熱敏電阻器輸入進行濾波能夠減小噪聲的幅度。然而，這種減小對于精確溫度測量而言可能是不夠的。噪聲源可以包括例如USB數據103。相反，本文公開的熱敏電阻器感測電路可以包括熱敏電阻器的正和負端上的等同或實質上等同的阻抗，以降低耦合至熱敏電阻器感測輸入的共模噪聲的水平。可以使用差分放大器和基準電壓來將熱敏電阻器上的電壓與基準電阻值相比較，或者可以將差分電壓轉換為接地基準(ground referenced)電壓，并且可以在接地基準電壓與一個或多個其他接地基準電壓之間進行比較。圖2總體上示出了差分熱敏電阻器電路200的示例。在一些示例中，集成電路201 包括差分熱敏電阻器電路200。差分熱敏電阻器電路200可以包括電壓源202、第一阻抗 203和第二阻抗204。在一些示例中，第一阻抗203和第二阻抗204可以包括相應的第一電阻器和第二電阻器。集成電路201可以包括第一和第二端子205、206，以將差分熱敏電阻器電路200連接至熱敏電阻器207或者一個或多個其他溫度敏感阻抗，例如溫度敏感電阻器等，在一些示例中，該溫度敏感電阻器可以在集成電路201的外部。從電路的角度來看，熱敏電阻器207串聯耦接在第一和第二阻抗203、204之間。電壓源202可以在串聯連接的第一和第二阻抗203、204和熱敏電阻器207上提供預定偏置電壓。該電壓可以包括經過每一個串聯連接的部件的電流。可以在各個串聯連接的部件中的每一個部件上建立與電阻值和流經相應部件的電流相對應的分量電壓。集成電路201的第一和第二端子205、206可以提供與熱敏電阻器207的阻抗成比例的分量電壓(Vt)。熱敏電阻器207的阻抗可以指示有關熱敏電阻器207的環境溫度。在一些示例中，第一和第二阻抗203、204實質上相等。第一和第二阻抗203、204 的平衡特性能夠實質上減小在集成電路201的第一和第二端子205、206處的共模噪聲的影響。這種在不使用大濾波電容器的情況下對噪聲的減小能夠實現對熱敏電阻器207上的電壓\ 208的快速和準確的溫度讀取。此外，相比于電容器濾波的熱敏電阻器電路，使用圖2 的電路能夠實現顯著的功耗節省，因為只需要在短時間段上開啟電壓供應來檢測熱敏電阻器207上的電壓Vt 208。對于電容器濾波的熱敏電阻器電路，必須對電路供電足夠長時間， 以允許電阻器的濾波效應沉淀出來(settle out)。在一些示例中，集成電路201的第一和第二端子205、206可以耦接至集成電路201的其他部件，并且可以對接收自熱敏電阻器207 的電壓Vt 208進行處理，以提供溫度信息。在多個示例中，電壓源202可以包括布置成電壓跟隨器的放大器209和晶體管 210。放大器209可以包括運算放大器，晶體管210可以包括NPN、PNP、匪OS、PMOS中的至少一種，或者其他晶體管器件。在示例中，電壓跟隨器可以在第一和第二阻抗203、204與熱敏電阻器207上強行施加電壓。可以使用第二阻抗204在熱敏電阻器207的一側將共模噪聲端接至地，并且可以使用電壓跟隨器和第一阻抗203在熱敏電阻器207的另一側將共模噪聲端接至AC地。圖3總體上示出了差分熱敏電阻器處理電路320的示例。在一些示例中，差分熱敏電阻器處理電路320包括差分熱敏電阻器電路300，例如圖2所示的差分熱敏電阻器電路200 ；以及用于處理接收自熱敏電阻器307的信息的附加部件。在一些示例中，集成電路 301可以包括差分熱敏電阻器處理電路320。在示例中，差分熱敏電阻器處理電路320可以包括差分放大器321、比較器322和基準電路323。差分放大器321可以處理接收自差分熱敏電阻器處理電路320的第一和第二熱敏電阻器端子305、306的電壓。基準電路323可以提供基準信號VK，以與差分放大器321的輸出相比較。比較器322可以將處理后的熱敏電阻器信號與基準信號Vk相比較，并使用處理后的熱敏電阻器信號與基準信號Vk之間的關系來提供熱敏電阻器307周圍的溫度信息(TI)330。在示例中，基準電路323可以包括電壓源，例如電壓跟隨器324。電壓跟隨器324 可以斷言(assert)分壓器325上的電壓。分壓器325可以包括多個電阻器326、327。在示例中，分壓器325的節點3 可以耦接至比較器322，以提供基準電壓VR。在示例中，集成電路301外部的電阻器327可以是分壓器325的多個電阻器3沈、327之一。在一些示例中， 可以選擇例如外部電阻器327等一個或多個外部電阻器來向比較器322提供可編程的基準電壓。在示例中，溫度信息330可以由其他電路進一步處理，其他電路例如是集成電路 301的其他電路，或者是集成電路301外部的其他電路。圖4總體上示出了備選的差分熱敏電阻器處理電路420的示例。在一些示例中， 集成電路401可以包括差分熱敏電阻器處理電路420。差分熱敏電阻器處理電路420可以包括基于二極管的差分熱敏電阻器電路402、帶隙基準電路423、第一和第二模數轉換器 (ADC) 431、432、以及處理單元433。熱敏電阻器電路402可以提供與熱敏電阻器二極管407 周圍的環境溫度有關的差分電壓，熱敏電阻器二極管407例如是外部耦接至集成電路401 的熱敏電阻器二極管。在示例中，熱敏電阻器二極管407可以定位為遠離差分熱敏電阻器處理電路420。差分熱敏電阻器電路402可以包括耦接至熱敏電阻器二極管407的一個端子的第一阻抗403、以及耦接至熱敏電阻器二極管407的另一端子的第二阻抗404。第一和第二阻抗403、404可以減小共模噪聲對熱敏電阻器二極管407的端子上所感測的電壓的影響。在一些示例中，第一和第二阻抗403、404可以包括第一和第二電阻器。可以使用第一 ADC 431將熱敏電阻器二極管407上的電壓轉換為數字感測信息。帶隙電壓產生器423可以提供帶隙電壓信息，以用于處理熱敏電阻器二極管信息。可以使用第二 ADC 432將帶隙電壓產生器423的輸出轉換為數字基準信息。處理單元433可以處理從第一和第二 ADC 431、 432接收到的感測信息和基準信息，以產生與熱敏電阻器二極管407的位置相關的溫度信息430。這種信息可以用于多種應用，特別是易受噪聲影響的應用，包括但不限于觸發包括集成差分熱敏電阻器處理電路的設備的溫度有關的操作變化。這種設備包括但不限于無線通信設備、開關設備、配置為在極限溫度下操作的設備、或者能夠引起極限溫度并且可以在暴露至極限溫度期間調整操作的設備。在一些示例中，處理單元433可以確定基準信息與感測信息之間的差值。在一些示例中，從基準信息和感測信息導出的處理后信息可以與轉換因子相乘，以提供熱敏電阻器二極管407的位置周圍的溫度信息430。在一些示例中，該處理后信息可以指示從基準信息和感測信息導出的電壓，并且處理單元可以使用針對熱敏電阻器二極管407的轉換公式，將電壓轉換成溫度信息430。 在示例中，溫度信息430可以進一步由其他電路處理，其他電路例如是集成電路 401的其他電路，或者是集成電路401外部的其他電路。圖5總體上示出了備選的差分熱敏電阻器處理電路520的示例。在示例中，集成電路501可以包括差分熱敏電阻器處理電路。在示例中，差分熱敏電阻器處理電路520可以包括基于二極管的差分熱敏電阻器電路502、基于二極管的基準電路523、第一和第二模數轉換器(ADC) 531、532、以及處理單元533。在示例中，基于二極管的熱敏電阻器電路502 可以提供與從外部連接至集成電路501的二極管507周圍的環境溫度有關的差分電壓。在一些示例中，二極管507可以位于遠離集成電路501的位置。在其他示例中，二極管507可以包括在集成電路501的內部。差分熱敏電阻器電路502可以包括耦接至熱敏電阻器二極管507的一個端子的第一阻抗503、以及耦接至熱敏電阻器二極管507的另一端子的第二阻抗504。第一和第二阻抗503、504可以減小共模噪聲對熱敏電阻器二極管507的端子之間所感測的電壓的影響。在一些示例中，第一和第二阻抗503、504可以包括第一和第二電阻器。可以使用第一 ADC 531將熱敏電阻器二極管507上的電壓轉換為第一數字信息。基于二極管的基準電路523可以提供基準電壓信息，以用于處理熱敏電阻器二極管信息。基于二極管的基準電路523可以包括電壓跟隨器524、以及多個器件，以提供至第二 ADC 532的基準電壓信息。該多個器件可以包括第一和第二阻抗526、528以及基準二極管527。在一些示例中，基于二極管的基準電路523的第一和第二阻抗526、528可以包括第一和第二電阻器。電壓跟隨器可以向串聯的器件(第一和第二阻抗526、528、以及基準二極管527)施加偏置電壓。基準電壓信息可以包括在基準二極管507的節點處的電壓。在示例中，可以使用第二 ADC 532將基于二極管的基準電路523的輸出轉換為第二數字信息。處理單元533可以處理從第一和第二 ADC 531、532接收到的數字信息，以產生與熱敏電阻器二極管507的位置相關的溫度信息530。在一些示例中，集成電路501可以包括差分熱敏電阻器處理電路520以及其他電路。在一些示例中，溫度信息530可以是可用于其他電路的。在一些示例中，可以在集成電路501的輸出534處提供溫度信息530。在一些示例中，數字信號包括溫度信息530。在一些示例中，模擬信號包括溫度信息530。在一些示例中，模擬信號和數字信號包括溫度信息530。在示例中，溫度信息530可以進一步由其他電路處理，其他電路例如是集成電路501的其他電路，或者是集成電路501外部的其他電路。附加說明上述具體描述包括對附圖的參照，附圖構成了具體描述的一部分。附圖通過圖示方式示出了可以實施本發明的特定實施例。這些實施例也可以稱為“示例”。本文中參照到的所有公開、專利和專利文獻的全部內容都通過參照結合在此，就如同各自分別通過參考結合一樣。在本文中和通過參考結合的其他文獻中存在不一致用法的情況下，應該認為所結合的參考中的用法是本文中用法的補充；對于不可兼容的不一致，以本文的用法為準。在本文中，如圖專利文獻中一般使用一樣，使用術語“一”或“一個”來包括一個或多于一個，而與其他任何期間或使用“至少一個”或“一個或多個”無關。在本文中，術語 “或”用于指非排他性的“或”，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”、以及“A和B”， 除非有其他說明。在所附權利要求中，“包括”和“其中”是普通英文的等同術語。此外，在下面的權利要求中，術語“包括”和“包含”是開放式的，即，權利要求中除了在該術語之后列出的那些元素之外，系統、設備、物品或過程還包括其他元素，這也被視為在該權利要求的范圍之內。此外，在下面的權利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標記， 而不是旨在對其賓語施加編號方面的要求。 上 述描述旨在示意而非限制。例如，雖然涉及到PNP器件來描述了上述示例，但是一個或多個示例可以應用于NPN器件。在其他示例中，上述示例(或其一個或多個方面) 可以與彼此結合使用。可以使用其他實施例，例如由閱讀以上描述的本領域普通技術人員使用。提供了摘要以符合相關法條要求，以允許讀者快速確定本技術公開的本質。可以理解，摘要不是用于解釋或限制權利要求的范圍或含義。此外，在以上具體實施方式
部分，可以將多種特征分組在一起以精簡本公開。這不應該解釋為權利要求中未包含的公開特征對于權利要求是必要的。而是，創造性主題內容可以存在比具體公開的實施例的所有特征少的特征中。因此，將下面的權利要求結合到具體實施方式
部分，每個權利要求自身成為獨立的實施例。本發明的范圍應該參照所附權利要求以及這些權利要求所擁有的等同物的全部范圍來確定。
權利要求
1.一種差分溫度感測裝置，用于減小共模噪聲，所述裝置包括集成單路，包括溫度敏感電阻；第一電阻器，配置為耦接至溫度敏感電阻的第一端子；第二電阻器，配置為耦接至溫度敏感電阻的第二端子；以及溫度信息電路，配置為從溫度敏感電阻的第一端子接收第一電壓并從溫度敏感電阻的第二端子接收第二電壓，以及使用第一和第二電壓來提供溫度信息。
2.根據權利要求1所述的裝置，其中第一電阻器的值實質上對應于第二電阻器的值。
3.根據權利要求1所述的裝置，其中溫度信息電路包括差分比較器，配置為將第一和第二電壓之間的差放大。
4.根據權利要求3所述的裝置，其中溫度信息電路包括第二比較器，配置為將差分比較器的輸出與基準相比較。
5.根據權利要求4所述的裝置，包括基準電阻器；其中，溫度信息電路包括基準產生器，配置為耦接至基準電阻器并提供基準電壓；其中，基準產生器包括第三電阻器，配置為耦接至基準電阻器的第一端子；以及第四電阻器，配置為耦接至基準電阻器的第二端子。
6.根據權利要求5所述的裝置，其中第三電阻器的值實質上對應于第一電阻器的值， 并且第四電阻器的值實質上對應于第二電阻器的值。
7.根據權利要求5所述的裝置，其中基準電阻器包括集成電路外部的電阻器。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中溫度敏感電阻包括第一二極管；以及其中基準電阻器包括第二二極管。
9.根據權利要求4所述的裝置，其中基準包括帶隙電壓。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中溫度敏感電阻包括二極管。
11.根據權利要求1-10中任一項所述的裝置，包括所述溫度敏感電阻，其中所述溫度敏感電阻包括熱敏電阻器。
12.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，包括所述溫度敏感電阻，其中所述溫度敏感電阻包括第一二極管。
13.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，包括所述溫度敏感電阻，其中所述溫度敏感電阻在集成電路芯片外部。
14.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，其中溫度信息電路被配置為減小第一和第二電壓的共同的噪聲。
15.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，包括電壓跟隨器，耦接至預設電壓，配置為在第一和第二電阻器以及溫度敏感電阻上提供偏置電壓。
16.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，包括功率控制電路，響應于使能輸入信號來限制所述裝置的功耗。
17.根據權利要求1-10任一項所述的裝置，其中溫度信息電路包括模數轉換器 (ADC)，配置為提供溫度敏感電阻的第一端子與溫度敏感電阻的第二端子之間的電壓差的指示。
18.一種用于在以差分方式感測溫度時減小共模噪聲的方法，所述方法包括 利用預定電壓對包括溫度敏感電阻的電路施加偏置；從耦接至溫度敏感電阻的第一端子的第一電阻器接收第一電壓； 從耦接至溫度敏感電阻的第二端子的第二電阻器接收第二電壓； 提供對第一與第二電壓之間的差加以指示的輸出信號；以及將輸出信號與基準電壓相比較，以提供溫度的指示。
19.根據權利要求18所述的方法，其中將輸出信號與基準電壓相比較包括從基準電阻器接收基準電壓。
20.根據權利要求18所述的方法，其中將輸出信號與基準電壓相比較包括從基準二極管接收基準電壓。
全文摘要
本發明公開了一種提供溫度信息的裝置和方法。在示例中，集成電路裝置可以包括第一電阻器，配置為耦接至溫度敏感電阻的第一端子；第二電阻器，配置為耦接至溫度敏感電阻的第二端子；以及溫度信息電路，配置為從溫度敏感電阻的第一端子接收第一電壓并從溫度敏感電阻的第二端子接收第二電壓。溫度信息電路可以使用第一和第二電壓來提供溫度信息。
文檔編號G01K7/24GK102288322SQ20111010259
公開日2011年12月21日 申請日期2011年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者羅伊·亞伯勒, 肯尼思·P·斯諾登 申請人:飛兆半導體公司