一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质

文档序号:828619 发布日期:2021-03-30 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质 (Method, system and storage medium for calibrating reference voltage by using temperature ) 是由 杨宏 吕尧明 黄海 程飞 吴清源 于 2020-12-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质,涉及校准方法的技术领域,其中方法包括获取温度基准T-(REF)、温度基准T-(REF)下的感温电压△Vbe-(TREF)、基准ADC电压值VADC-(TREF);用模数转换器ADC测量当前温度T下的感温电压△Vbe-T,得到测量ADC电压值VADC-T,根据测量ADC电压值VADC-T、温度基准T-(REF)、基准ADC电压值VADC-(TREF)通过公式:T=VADC-T*T-(REF)/VADC-(TREF),计算得出当前温度T;根据温度基准T-(REF)下的感温电压△Vbe-(TREF)、当前温度T,计算得到当前温度T下的感温电压△Vbe-T,并最终计算出基准电压VREF的值,本发明具有不需要对环境温度做特殊要求、得到的基准电压VREF值相对准确、基准电压校准流程较为简便、成本较低的优点。(The invention discloses a method, a system and a storage medium for calibrating reference voltage by using temperature, relating to the technical field of calibration methods, wherein the method comprises the step of acquiring a temperature reference T REF Temperature reference T REF Temperature sensing voltage delta Vbe TREF Reference ADC voltage value VADC TREF (ii) a Measuring temperature sensing voltage delta Vbe under current temperature T by using analog-to-digital converter ADC T Obtaining a measured ADC voltage value VADC T From measured ADC voltage values VADC T Temperature reference T REF Reference ADC voltage value VADC TREF By the formula: t = VADC T *T REF /VADC TREF Calculating to obtain the current temperature T; according to a temperature reference T REF Temperature sensing voltage delta Vbe TREF Calculating the current temperature T to obtain the temperature sensing voltage delta Vbe under the current temperature T T And finally calculating the value of the reference voltage VREF, the invention has the advantages of no need of making special requirements on the environment temperature, relatively accurate obtained value of the reference voltage VREF and relatively simple calibration process of the reference voltageThe method has the advantages of simplicity and low cost.)

一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质

【技术领域】

本发明涉及芯片的技术领域,特别是涉及一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质。

【背景技术】

在很多应用中,需要用到比较准确的电压或电流基准,比如说模数转换器ADC的基准。在芯片的实际生产过程中,由于工艺的波动,生产出来的芯片基准电压一定是波动的,这就需要生产校准,经典的方式是利用高精度的电压表对基准电压进行测量,在实际测量过程中,对测量环境较为苛刻,需要相对较长时间稳定的电压,而且还需要稳定的环境温度;而且有时候基准电压在芯片内部,没有外面的引脚,这样就不能用直接测量电压的方式进行测量。

发明内容

本发明为了克服背景技术中提到的不足,提出一种利用温度校准基准电压的方法、系统及存储介质。

为实现上述目的,本发明提出了一种利用温度校准基准电压的方法,包括:

温度校准,获取温度基准TREF、温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、基准ADC电压值VADCTREF;用模数转换器ADC得到测量ADC电压值VADCT,所述测量ADC电压值VADCT是将当前温度T下的感温电压经过测量转换后的值;根据所述测量ADC电压值VADCT、所述温度基准TREF、所述基准ADC电压值VADCTREF通过公式:T=VADCT*TREF/VADCTREF,计算得出当前温度T;根据所述温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、所述当前温度T,通过公式:△VbeT=△VbeTREF+K*T,计算得到所述当前温度T下的感温电压△VbeT,K是根据生产工艺得到单位温度变化时感温电压的变化值;根据所述当前温度T下的感温电压△VbeT、所述测量ADC电压值VADCT,通过公式:△VbeT=VADCT*VREF/2^15, 计算出基准电压VREF的值。

进一步地,所述温度校准包括:晶圆测试过程中,测量得到温度基准TREF;在芯片内部存储所述温度基准TREF、基准ADC电压值VADCTREF,所述基准ADC电压值VADCTREF是将所述温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF经过模数转换得到的值。

进一步地,所述用模数转换器ADC得到测量ADC电压值VADCT是通过芯片内部的模数转换器进行。

进一步地,所述测量得到温度基准TREF通过使用高精度数字温度传感器来获取温度基准TREF

进一步地,所述温度基准TREF和所述当前温度T的单位采用开尔文度表示。

进一步地,所述计算出基准电压VREF的值被重新设置为芯片模数转换器ADC的参考电压。

有益效果:

通过本发明提供的一种利用温度校准基准电压的方法,对有温度测量功能的芯片,只要在晶圆测试的时候对温度进行校准,在实际应用过程中利用温度校准的结果通过计算可以对基准电压VREF进行校准,不对环境温度做特殊要求,通过测量不同温度下的经过模数转换的感温电压来将基准电压VREF校准到±0.2%以内,本发明一种利用温度校准基准电压的方法具有实际使用过程中不需要对环境温度做特殊要求、得到的基准电压VREF值相对准确、基准电压校准流程较为简便、成本较低的优点。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明实施例提供的在晶圆测试过程中使用高精度数字温度传感器来得到温度基准TREF的示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

每个芯片都有一个内部的基准电压,该内部基准电压就是感温电压△Vbe。在特定温度下,不同工艺生产出来芯片的感温电压△Vbe变化很小(±0.1%以内),可以作为一个标准电压测量点来使用,与芯片内部的模数转换器ADC相连。这个感温电压△Vbe基本不随外部供电电压的变化而变化,只与具体温度有关,该感温电压△Vbe可以通过被芯片内部的模数转换器ADC转换成相应的ADC电压信号,并从芯片的特定引脚输出。

模数转换器ADC的参考电压都是通过基准电压VREF提供的,在有些芯片引脚数量比较多的情况中,VREF引到了芯片外且该引脚为Vref+引脚,相应的可以利用高精度的电压表对基准电压VREF进行测量并校准,但在实际测量过程中,需要电压有足够稳定的时间,而且环境温度稳定才能得到比较好的测量结果。对于一些采用引脚比较少的封装形式的芯片,VREF在芯片内部与VCC信号线相连,没有引到片外,不能用直接测量电压的方式对基准电压VREF进行测量,这样的模数转换器ADC的参考电压就是VCC上的电压即电路的供电电压。在模数转换器ADC的外部参考电压波动,或因为在芯片内部与VCC相连而VCC变化的情况下,不能得到相对准确的基准电压VREF值,进而采用这个基准电压VREF作为参考电压进行模数转换得到的结果也存在准确性不高的问题。而基准电压VREF的电压变化范围在±3%,利用本发明实施例提供的一种利用温度校准基准电压的方法通过利用感温电压△Vbe将基准电压VREF校准到±0.2%以内。

在本发明实施例中,提供一种利用温度校准基准电压的方法,其具体步骤包括:获取温度基准TREF、温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、基准ADC电压值VADCTREF

在其他实施例中,温度校准中温度基准TREF的确定可以在芯片加工过程中晶圆测试这一步骤进行,通过在晶圆测试中测量温度基准TREF;并在在芯片加工工艺中在芯片内部存储所述温度基准TREF和基准ADC电压值VADCTREF以使该温度基准TREF和基准ADC电压值VADCTREF的数据能随时被读取,所述基准ADC电压值VADCTREF是将所述温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF经过模数转换得到的值,因为感温电压是模拟值不能通过芯片引脚被直接输出,需要经过模数转换ADC后转换成相应数字信号后才能进行相应的存储或通过引脚输出。但感温电压经过模数转换成数字信号需要经过采样、量化这些步骤,会使根据感温信号产生的ADC电压值与原本的感温电压存在数值的不同,基准电压VREF就是模数转换ADC中量化的基准。其中该所述温度基准TREF和基准ADC电压值VADCTREF可以存储在芯片中的寄存器、RAM、ROM等存储介质上。

在其他实施例中,图1是在晶圆测试过程中使用高精度数字温度传感器来得到温度基准TREF的示意图,如图1所示,通过使用高精度数字温度传感器来获取依次经过内部温度传感器、16位模数转换器ADC、信号处理电路的温度基准TREF信号,所述温度基准TREF的单位采用开尔文度表示,更有利于得到更加精确的温度基准TREF并简化计算过程。

感温电压会随温度的变化而发生变化,芯片内部的模数转换器可以采样当前的感温电压并输出相关信号值,在本实施例中,用模数转换器ADC测量当前温度T下的感温电压△VbeT,得到测量ADC电压值VADCT,所述测量ADC电压值VADCT是将当前温度T下的感温电压经过测量转换后的值;所述感温电压△VbeT是芯片内部信号,只与温度有关,和其他因素无关。因为感温电压只与温度有关,和其他因素无关,所以感温电压经过模数转换器ADC转换后得到的ADC电压值也只与温度有关、和其他因素无关,且ADC电压值和温度成线型正相关。所以根据所述测量ADC电压值VADCT、所述温度基准TREF、所述基准ADC电压值VADCTREF通过公式:T=VADCT*TREF/VADCTREF,可以准确计算得出当前温度T。

在其他实施例中,所述根据所述测量ADC值VADCT、所述温度基准TREF、所述基准ADC电压值VADCTREF通过公式:T=VADCT*TREF/VADCTREF,计算得出当前温度T的过程在芯片内部进行,并输出温度信号。

在其他实施例中,所述当前温度T的单位采用开尔文度表示,更有利于得到更加精确的温度基准TREF

由于当前温度T下的感温电压△VbeT是芯片内部信号,芯片被封装起来后无法通过直接测量芯片的方式得到当前温度T下的感温电压△VbeT。又因为感温电压只与温度有关且温度成线型正相关,所以可以根据在晶圆检测温度校准时测量得到的温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF和当前温度T,通过公式:△VbeT=△VbeTREF+K*T,计算得到所述当前温度T下的感温电压△VbeT,K是根据生产工艺得到单位温度变化时感温电压的变化值。

在其他实施例中,所述用模数转换器ADC测量当前温度T下的感温电压△VbeT是通过芯片内部的ADC模数转换器进行。

在本实施例中,因为感温电压经过模数转换成数字信号需要经过采样、量化这些步骤,会使根据感温信号产生的ADC电压值与原本的感温电压存在数值的不同,基准电压VREF就是模数转换ADC中量化的基准,温度T的感温电压△VbeT、和温度T转换后得到的ADC值VADCT满足以下公式,且由于感温电压的特性,即不同工艺生产出来芯片的感温电压△Vbe变化很小(±0.1%以内),根据所述当前温度T下的感温电压△VbeT、所述测量ADC值VADCT,通过公式:△VbeT=VADCT*VREF/2^15, 可以计算出基准电压VREF的值。根据此公式进行校准具有精确度高的优点,原因在于对公式进行变形,△VbeT / VADCT = VREF/2^15,在公式左边的误差可以小于±0.1%以内,所以根据等式原则,基准电压VREF的电压变化范围从原本的±3%,校准到±0.2%以内。

在其他实施例中,所述根据所述温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、所述当前温度T,通过公式:△VbeT=△VbeTREF+K*T,计算得到所述当前温度T下的感温电压△VbeT的过程在芯片内部进行,并输出当前温度T下的感温电压△VbeT信号,有利于信号在芯片内部传输的稳定,减小最终基准电压VREF的相对误差。

在其他实施例中,所述计算出基准电压VREF的值被重新设置为芯片模数转换器ADC的参考电压。

在其他实施例中,提供一种利用温度校准基准电压的系统,包括:

温度校准模块,所述温度校准模块被配置为获取温度基准TREF、温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、基准ADC电压值VADCTREF

测量ADC电压值获取模块,所述测量ADC电压值获取模块被配置为用模数转换器ADC得到测量ADC电压值VADCT,所述测量ADC电压值VADCT是将当前温度T下的感温电压经过测量转换后的值;

温度计算模块,所述温度计算模块被配置为根据所述测量ADC电压值VADCT、所述温度基准TREF、所述基准ADC电压值VADCTREF通过公式:T=VADCT*TREF/VADCTREF,计算得出当前温度T;

感温电压计算模块,所述感温电压计算模块被配置为根据所述温度基准TREF下的感温电压△VbeTREF、所述当前温度T,通过公式:△VbeT=△VbeTREF+K*T,计算得到所述当前温度T下的感温电压△VbeT,K是根据生产工艺得到单位温度变化时感温电压的变化值;

基准电压计算模块,所述基准电压计算模块被配置为根据所述当前温度T下的感温电压△VbeT、所述测量ADC电压值VADCT,通过公式:△VbeT=VADCT*VREF/2^15, 计算出基准电压VREF的值。

在其他实施例中,提供了一种可读存储介质,存储有程序,程序被处理器执行时,使得处理器执行上述一种利用温度校准基准电压的方法的步骤。此处一种利用温度校准基准电压的方法的步骤可以是上述各个实施例的利用温度校准基准电压的方法中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过程序控制相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM (ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

上述实施例是对本发明的说明,不是对本发明的限定,任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

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