一种温度传感器芯片的数据接口电路结构论文和设计-赵新毅

全文摘要

本实用新型提供了一种温度传感器芯片的数据接口电路结构，包括:NMOS管NM0、NMOS管NM1、NMOS管NM2，PMOS管PM0、PMOS管PM1，电阻R0、电阻R1、电阻R2，电容C0，施密特触发器I1；电阻R0，PMOS管PM0、PMOS管PM1及电容C0组成电源供电电路；电阻R2为限流电阻、NMOS管NM2及施密特触发器I1组成信号接收电路；电阻R1为限流电阻，和NMOS管NM0组成信号发送电路。本实用新型与同类技术相比具有的优点是电路拓扑结构简单，本实用新型电路结构只需要两个管脚，对于远距离和多点温度传感器测量提供便利及最少的接线开销。本实用新型简化了电路结构，节约了系统成本。

主设计要求

1.一种温度传感器芯片的数据接口电路结构，其特征在于，包括:NMOS管NM0、NMOS管NM1、NMOS管NM2，PMOS管PM0、PMOS管PM1，电阻R0、电阻R1、电阻R2，电容C0，施密特触发器I1；NMOS管NM1的栅端和源端接接地端VSS，NMOS管NM1的漏端接信号端Q，电阻R0的一端接信号端Q，电阻R0的另一端接PMOS管PM0的源端和衬底端，PMOS管PM0的栅端接接地端VSS，PMOS管PM0的漏端接PMOS管PM1的漏端，PMOS管PM1的栅端接接地端VSS，PMOS管PM1的源端和衬底端接电容C0的正极性端口，同时与NMOS管NM2的栅端相连，电容C0的负极性端口与接地端VSS相连接；电阻R1的一端接信号端Q，电阻R1的另一端接NMOS管NM0的漏端，NMOS管NM0的源端和衬底端与接地端VSS相连，NMOS管NM0的栅端与芯片内部输出端Q_OUT相连接；电阻R2的一端与信号端Q相连，电阻R2的另一端与NMOS管NM2的漏端相连接，同时与施密特触发器I1的输入端相连，NMOS管NM2的源端和衬底端与接地端VSS相连，施密特触发器I1的输出端接入芯片内部信号Q_IN。

设计方案

1.一种温度传感器芯片的数据接口电路结构，其特征在于，包括:

NMOS管NM0、NMOS管NM1、NMOS管NM2，PMOS管PM0、PMOS管PM1，电阻R0、电阻R1、电阻R2，电容C0，施密特触发器I1；

NMOS管NM1的栅端和源端接接地端VSS，NMOS管NM1的漏端接信号端Q，电阻R0的一端接信号端Q，电阻R0的另一端接PMOS管PM0的源端和衬底端，PMOS管PM0的栅端接接地端VSS，PMOS管PM0的漏端接PMOS管PM1的漏端，PMOS管PM1的栅端接接地端VSS，PMOS管PM1的源端和衬底端接电容C0的正极性端口，同时与NMOS管NM2的栅端相连，电容C0的负极性端口与接地端VSS相连接；电阻R1的一端接信号端Q，电阻R1的另一端接NMOS管NM0的漏端，NMOS管NM0的源端和衬底端与接地端VSS相连，NMOS管NM0的栅端与芯片内部输出端Q_OUT相连接；电阻R2的一端与信号端Q相连，电阻R2的另一端与NMOS管NM2的漏端相连接，同时与施密特触发器I1的输入端相连，NMOS管NM2的源端和衬底端与接地端VSS相连，施密特触发器I1的输出端接入芯片内部信号Q_IN。

2.如权利要求1所述的温度传感器芯片的数据接口电路结构，其特征在于，所述电容C0的容值电小根据信号的速率做对应的调整。

3.如权利要求1所述的温度传感器芯片的数据接口电路结构，其特征在于，所述NMOS管NM2的宽长比非常小为倒比管结构。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及温度测量领域，具体来说涉及一种温度传感器芯片的数据接口电路结构。

背景技术

温度是工农业生产和科学研究过程中需要测量的重要参数，因此温度传感器是应用最广泛的一种传感器。与传统类型温度传感器相比，集成电路温度传感器具有线性好、功耗低、灵敏度高和易于集成等优点。而且CMOS电路已经成为主流工艺，所以能在标准CMOS工艺中实现的集成温度传感器具有广阔的应用前景。

传统的CMOS温度传感器接口电路结构如图1所示。输入管脚有VDD，Q和VSS。

VDD为电源输入管脚，Q为信号输入和输出管脚，VSS为接地管脚。对于本地取电方便来说，多一个供电管脚VDD影响还不大。但对于本地取电不方便的测温点来说，多出的VDD管脚就需要单独引线或电池供电。单温度点测量还容易接受，但如果是多温度点需要测量，接线的硬件开销就体现出来。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种温度传感器芯片的数据接口电路结构，简化电路结构，节约系统成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种温度传感器芯片的数据接口电路结构，包括:

NMOS管NM0、NMOS管NM1、NMOS管NM2，PMOS管PM0、PMOS管PM1，电阻R0、电阻R1、电阻R2，电容C0，施密特触发器I1；

可选的，所述电容C0的容值电小根据信号的速率做对应的调整。

可选的，所述NMOS管NM2的宽长比非常小为倒比管结构。

本实用新型在很小电路规模的情况下，用最少的管脚数量来实现信号的传输，特别是信号的远距离传输。本实用新型电路结构只需要两根线，即地线和信号线就可以测量任意点的温度，不受供电和环境的影响，应用起来更为便利。单独的信号线既能接收单片机发送的命令信号，也可以向单片机发送自身的数据信号。同时，信号线作为电源为电路工作提供电源。这对本地取电不方便和多温度点测量来说，接线的硬件开销就可以节省。

本实用新型与同类技术相比具有的优点是电路拓扑结构简单，在标准CMOS工艺平台下即可实现。本实用新型电路结构只需要两个管脚，对于远距离和多点温度传感器测量提供便利及最少的接线开销。可见，本实用新型简化了电路结构，节约了系统成本。

附图说明

图1是传统数据接口电路示意图。

图2是本实用新型实施例的数据接口电路示意图。

图3是本实用新型电路单点测温实施例结构示意图。

图4本实用新型电路多点测温实施例结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图2所示：本实用新型的温度传感器芯片的数据接口电路结构包括：NMOS管NM0、NMOS管NM1、NMOS管NM2，PMOS管PM0、PMOS管PM1，电阻R0、电阻R1、电阻R2，电容C0，施密特触发器I1。

在本实施例中，本实用新型的数据接口电路结构输入管脚只有信号端Q和接地端VSS两个管脚。

具体连接方式为：NMOS管NM1的栅端和源端接接地端VSS，NMOS管NM1的漏端接信号端Q，电阻R0的一端接信号端Q，电阻R0的另一端接PMOS管PM0的源端和衬底端，PMOS管PM0的栅端接接地端VSS，PMOS管PM0的漏端接PMOS管PM1的漏端，PMOS管PM1的栅端接接地端VSS，PMOS管PM1的源端和衬底端接电容C0的正极性端口，同时与NMOS管NM2的栅端相连，电容C0的负极性端口与接地端VSS相连接。电阻R1的一端接信号端Q，电阻R1的另一端接NMOS管NM0的漏端，NMOS管NM0的源端和衬底端与接地端VSS相连，NMOS管NM0的栅端与芯片内部输出端Q_OUT相连接。电阻R2的一端与信号端Q相连，电阻R2的另一端与NMOS管NM2的漏端相连接，同时与施密特触发器I1的输入端相连，NMOS管NM2的源端和衬底端与接地端VSS相连。施密特触发器I1的输出端接入芯片内部信号Q_IN,芯片内部信号Q_IN经芯片内部的电路处理后，由芯片内部输出端Q_OUT输出到NMOS管NM0的栅端，来控制NMOS管NM0的开启与关闭，从而由信号端Q输出。

在本实用新型中，Q端为信号输入也为信号输出，NMOS管NM1为普通NMOS管，其作用为ESD(人体静电放电)保护器件。

电阻R0，PMOS管PM0、PMOS管PM1及电容C0组成电源供电电路。为防止VDD上的电流倒灌进入信号端Q，PMOS管PM0和PMOS管PM1的漏端接在一起，PMOS管PM1的源端和衬底端与电容C0相连。

电容C0的容值电小根据信号的速率做对应的调整。

NMOS管NM2的宽长比非常小为倒比管结构。

电阻R2为限流电阻、NMOS倒比管NM2及施密特触发器I1组成信号接收电路。将信号端Q的信息数据传输到温度传感器内部电路结构。

电阻R1为限流电阻，和NMOS管NM0组成信号发送电路。其作用是将温度传感器的测温数据输出到信号端Q。

电阻R0，PMOS管PM0、PMOS管PM1及电容C0组成电源供电电路；电阻R2、NMOS管NM2及施密特触发器I1组成信号接收电路；电阻R1和NMOS管NM0组成信号发送电路；

信号端Q在不传输信号时，一直处于高电平状态，此时信号端Q通过电阻R0、PMOS管PM0、PMOS管PM1及电容C0组成的电源供电电路为电容C0充电，直到VDD上的电压与信号端Q的电压一致。当信号端Q传输数据时，信号端Q按一定约束的高低电平变化，其变化通过由限流电阻R2、NMOS倒比管NM2及施密特触发器I1组成的信号接收电路将信号Q_IN传输到温度传感器芯片内部，以便执行相应的测温命令。内部信号输出时，内部的测温信号Q_OUT通过由电阻R1和NMOS管NM0组成的发送电路送出到信号端Q。

对于数据接收和数据发送，当信号端Q的信号为低时，电容C0上储存的电荷为内部电路供电，同时VDD上的电压会慢慢下降，但信号端Q因为约束其为低的时间都比较短。因此，VDD的电压在这个时间段不会降到很低，不会影响到VDD的供电。

本实用新型电路结构单点测温实施例结构示意图，如图3所示，MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)的P1端口与芯片TS(Temperature Sensing，温度传感器)的信号端Q端相连接，芯片TS的接地端VSS接地。MCU的P1端口默认设置为高电平。当P1端口发送握手命令后就与芯片TS建立通信。当MCU发出测温命令后，芯片TS接收到命令后进行测温工作，测温结束后，芯片TS会将测温的数据存储在对应的寄存器中。当MCU发出读取命令后，芯片TS将寄存器中的测温数据发给MCU。

本实用新型电路结构多点测温实施例结构示意图，如图4所示，MCU的P1端口与芯片TS1、TS2、TS3、...TSN的信号端Q端相连接。MCU的P1端口默认设置为高电平。考虑到MCU端口的带负载载能力，P1端口通过电阻R接一上拉，增强其端口的上拉能力。芯片TS1、TS2、TS3、...TSN有其唯一的身份号。

当MCU发出测温命令后，各芯片TS1、TS2、TS3、...TSN接收到测温命令后进行测温工作，测温结束后，芯片TS1、TS2、TS3、...TSN会将测温的数据存储在对应的寄存器中。当MCU发出读取那个芯片的命令后，对应的芯片TSX将寄存器中的测温数据发给MCU。以此例推，可以读完所有芯片的测温数据。

本实用新型实施例中数据接口与电源共用一个管脚，该接口电路既能接收数据，也能发送数据，同时也完成内部电路供电。本实用新型电路结构仅用两个管脚即信号管脚和地管脚就能完成温度传感器芯片的工作，无需单独的电源管脚。本实用新型电路结构仅需要两个管脚为远距离，多点温度测量提供便利和资源的最大节省。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

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