具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-2，为本发明提供的高精度智能温度传感器的外型结构示意图和电路结构示意图。从该图1可见，该高精度智能温度传感器的整体集成封装在芯片元件中，该芯片元件通过接收外界输入的模拟温度信号，并对该模拟温度信号进行处理，从而输出数字温度信号。从该图2可见，该高精度智能温度传感器主要包括沿着信号传输方向依次连接的模拟前端器、A/D转换器和数字接口器，其中该模拟前端器有相互串联的三极管形成，该模拟前端器用于接收来自外界的模拟温度信号，其用于产生与该模拟温度信号呈正比的第一电压值V_PTAT和与该温度无关的第二电压值V_REF；该A/D转换器用于接收来自该模拟前端器的该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF，并对根据该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF生成相应的数字码，再根据该数字码得到相应的数字温度信号；该数字接口器与该A/D转换器连接，其用于将该数字温度信号输出。

在实际应用中，该模拟前端器通过在该芯片元件对应的管脚与外界设备连接，从而接收来自该外界设备的模拟温度信号，该数字接口器则通过在该芯片元件对应的管脚输出该数字温度信号，以便于对该数字温度信号进行适应性后续处理。

上述技术方案的有益效果为：该高精度智能温度传感器通过设置模拟前端器、A/D转换器和数字接口器这三个主要电路部分对外界输入的模拟温度信号进行处理，以此输出与之对应的数字温度信号，其利用模拟前端器的对来模拟温度信号进行动态平衡采样以此消除其中的线性误差，同时还改进了采样时序以此降低三极管的串联电阻导致的测量误差，此外其还利用A/D转换器对采样得到的模拟信号转换为数字信号，以此进一步提高温度传感测量的精确度，从而使该智能温度传感器能够满足不同温度测量场合的需求。

参阅图3，为本发明提供的高精度智能温度传感器中模拟前端器的电路结构简化示意图。该模拟前端器主要包括三极管串联电路、第一电压值生成部分和第二电压值生成部分；其中，

该三极管串联电路包括相互串联连接的第一三极管QL和第二三极管QR；

该三极管串联电路在一个预设温度测量周期内，将输入电流的其中一部分电流I1循环加到该第一三极管QL上，以及将该输入电流的剩余部分电流I2循环加到该第二三极管QR上；

该第一三极管QL根据该一部分电流I1产生电压V_BE1，该第二三极管QR根据该剩余部分电流I2产生电压V_BE2；

该第一电压值生成部分和该第二电压值生成部分用于对该电压V_BE1和该电压V_BE2进行运算，从而得到该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF。

具体而言，该模拟前端器用于产生与该模拟温度信号呈正比的第一电压值V_PTAT和与该温度无关的第二电压值V_REF，如果当第一电压值V_PTAT足够精确，则第一电压值V_PTAT能够得到当前足够精确的温度，而第二电压值V_REF用于作为A/D转换器的基准电压，这样能够提高该A/D转换器的A/D转换精度。

参阅图4，为本发明提供的高精度智能温度传感器中的第一电压值和第二电压值之间的关系示意图。从该图4可见，该第一电压值和该第二电压值之间的关系随着该模拟温度信号对应的温度值变化而呈现不同的变化趋势，具体而言，该第一电压值V_PTAT与该温度值呈线性正相关关系，而该第二电压值V_REF则随着该温度值的增长始终保持恒定值，即该第二电压值V_REF与该温度值无关，由于该第二电压值V_REF的恒定性，将该第二电压值V_REF作为该A/D转换器的基准电压，能够为该A/D转换器进行A/D转换提供可靠的参考电压标准。

优选地，该第一电压值生成部分对该电压V_BE1和该电压V_BE2进行运算，从而得到该第一电压值V_PTAT具体包括：

该第一电压值生成部分根据下面公式(1)和(2)得到该第一电压值V_PTAT，

V_PTAT＝α*ΔV_BE (2)

在上述公式(1)和(2)中，ΔV_BE表示三极管输出电压差值，k表示玻尔兹曼常数，q表示电荷常数，T表示该模拟温度信号对应的温度值，p表示该剩余部分电流I2与该一部分电流I1之间的比值、即p＝I2/I1，α表示预设零温度比例系数、且 为偏导运算符号。

优选地，该第二电压值生成部分对该电压V_BE1和该电压V_BE2进行运算，从而得到该第二电压值V_REF具体包括：

该第二电压值生成部分根据下面公式(3)得到该第二电压值V_REF，

V_REF＝V_BE1+V_PTAT＝V_BE1+α*ΔV_BE＝V_BE1+α*(V_BE2-V_BE1) (3)。

通过上述公式(2)和(3)，能够根据该模拟前端器中三极管输出的电压V_BE1和电压V_BE2，计算得到该第一电压值和该第二电压值，这样能够提高该第一电压值和该第二电压值的计算准确性和可靠性。

优选地，该三极管串联电路是在一个预设温度测量周期内，将输入电流的其中一部分电流I1三次循环加到该第一三极管QL上，以及将该输入电流的剩余部分电流I2三次循环加到该第二三极管QR上。在实际应用中，该电流I1和该电流I2的循环施加次数可为但不限于是三次，其还可以是其他任意次数，上述循环施加电流的方式本质上为动态电流平均技术DEM，由于在任意一个周期内，任意一股电流都会流过相应的三极管，在整体看来，该任意一个周期内的电流值是相等的，这样能够有效地消除三极管的线性误差。

优选地，该A/D转换器根据该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF生成相应的数字码具体包括：

该A/D转换器根据下面公式(4)生成相应的数字码μ，

μ＝α*ΔV_BE/V_REF＝V_PTAT/V_REF (4)。

上述公式(4)本质上是将该电压差值ΔV_BE与该第二电压值V_REF进行比对，从而实现相应的模数转换，由于该第二电压值V_REF是与温度无关的恒定电压值，这能够为该模数转换提供可靠稳定的参考标准。

优选地，该A/D转换器根据该数字码得到相应的数字温度信号具体包括：

该A/D转换器根据下面公式(5)对该数字码μ进行线性拟合处理，从而得到相应的数字温度信号T_out，

T_out＝A*μ+B (5)

在上述公式(5)中，A和B表示预设线性拟合参数。

通过上述公式(5)，能够将该智能温度传感器的A/D转换过程整合为关于两个理想电压的sigma-delta A/D转换过程。

优选地，该A/D转换器还用于根据下面公式(6)，确定该数字温度信号T_out的误差error，

error＝-a*T²+B*T (6)

在上述公式(6)中，T表示该模拟温度信号对应的温度值， Δp表示该比值p的误差。

由于智能温度传感器的第一电压值V_PTAT是由两路成比例的电流I1和I2分别通过两个三极管而产生电压V_BE1与V_BE2之差ΔV_BE决定的，假设电流I2与I1的电流比值等于p，为了产生该电压差ΔV_BE，必须有两路成比例的基准电流，而该基准电流的比例精度决定了该电压差ΔV_BE的精度，当基准电流的比值p存在误差Δp时，则会有下面公式：

根据上面公式可推导出输出温度误差与电压差ΔV_BE误差的关系如下：

故当基准电流的比值p存在误差Δp时，即可得到下面公式：

其中，

在实际计算中，当误差Δp＝1％，则计算最大温度误差在350℃附近，该温度误差的极值为1.05℃，可见该智能温度传感器通过上述A/D转换方式能够保证其在较大的温度测量范围内均保持较低的温度误差，从而提高该智能温度传感器的测量精度。

优选地，该第一三极管QL根据该一部分电流I1产生电压V_BE1具体包括根据下面公式(7)得到该电压V_BE1：

在上述公式(7)中，k表示玻尔兹曼常数，q表示电荷常数，T表示温度值，I_bias表示该第一三极管QL的集电极的电流，I_s表示该第一三极管QL对应的饱和电流，R_s表示该第一三极管QL对应的等效电阻、且R_E表示该第一三极管QL的发射极电阻，R_B表示该第一三极管QL的基极电阻，β_F表示该第一三极管QL的电流增益系数。

优选地，该第二三极管QR根据该剩余部分电流I2产生电压V_BE1具体包括根据下面公式(8)得到该电压V_BE2：

在上述公式(8)中，k表示玻尔兹曼常数，q表示电荷常数，T表示温度值，I_bias表示该第一三极管QL的集电极的电流，I_s表示该第一三极管QL对应的饱和电流，R_s表示该第一三极管QL对应的等效电阻、且R_E表示该第一三极管QL的发射极电阻，R_B表示该第一三极管QL的基极电阻，β_F表示该第一三极管QL的电流增益系数。

参阅图5中的(a)、(b)、(c)，其分别为本发明提供的高精度智能温度传感器中模拟前端器的三极管串联结构示意图。该模拟前端器可通过图5中的(a)、(b)、(c)任意一种电路结构来构建模拟前端器中三极管的串联结构，在该串联结构中，通过设置相应的等效电阻R_s与三极管进行串联，能够有效地保证三极管的工作稳定性。这里对于图5中的(a)、(b)、(c)的电路结构就不做进一步的累述。

参阅图6，为本发明提供的高精度智能温度传感器中模拟前端器的消除三极管串联电阻的电路结构示意图。从该图6可见，该电路结构示意图是消除了三极管中串联的电阻，由于三极管三端的寄生电阻会对三极管相应输出的电压(即电压V_BE1和V_BE2)产生影响，其中影响最大的为基极电阻R_B，将其折算到三极管的发射极，其等效电阻R_s为：

相应地，等效到电压上的误差为：

当r＝1时，可得到

可见，消除三极管串联电阻能够有效地提高电压差值ΔV_BE的计算精确度。

参阅图7-9，为本发明提供的高精度智能温度传感器的输出温度误差示意图。从该图7-9可见，该智能温度传感器的输出温度误差会随着其实际测量的温度值提高而下降，即当智能温度传感器测量的温度值越高，其对应的输出温度误差也越低，这样能够有效地提高智能温度传感器在高温测量场合的测量准确性和可靠性，从而提高智能温度传感器对高温测量场合的适用性。

从上述实施例的内容可知，该高精度智能温度传感器包括沿着信号传输方向依次连接的模拟前端器、A/D转换器和数字接口器；其中，该模拟前端器用于接收来自外界的模拟温度信号，其用于产生与该模拟温度信号呈正比的第一电压值V_PTAT和与该温度无关的第二电压值V_REF；该A/D转换器用于接收来自该模拟前端器的该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF，并对根据该第一电压值V_PTAT和该第二电压值V_REF生成相应的数字码，再根据该数字码得到相应的数字温度信号；该数字接口器与该A/D转换器连接，其用于将该数字温度信号输出；可见，该高精度智能温度传感器通过设置模拟前端器、A/D转换器和数字接口器这三个主要电路部分对外界输入的模拟温度信号进行处理，以此输出与之对应的数字温度信号，其利用模拟前端器的对来模拟温度信号进行动态平衡采样以此消除其中的线性误差，同时还改进了采样时序以此降低三极管的串联电阻导致的测量误差，此外其还利用A/D转换器对采样得到的模拟信号转换为数字信号，以此进一步提高温度传感测量的精确度，从而使该智能温度传感器能够满足不同温度测量场合的需求。