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随着全球物联网(Internet of Things,10T]热潮的兴起,温度传感器作为物联网的基础构成元件,市场应用范围不断扩大。为了满足市场多方面的需求,人们对温度传感器的要求也越来越高,希望其高精度、低功耗、低成本、轻便等。而与集成电路工艺完美结合的集成温度传感器,可集成在一块芯片上,适合大规模生产,成本低,精度和功耗都能满足要求,能很好地满足物联网的应用。本文设计了一种高精度数字式CMOS温度检测电路,其量化模块采用时间数字转换(Time To Digital Converter, TDC)量化,相比于传统的采用模拟数字转换(Analog To Digital Converter, ADC)的量化方式,前者在能达到相同精度的前提下,电路功耗更低、面积更省。基于此本文设计的温度检测电路由温度转脉宽的接口电路与TDC两大模块组成。接口电路模块中,本文归纳分析了集成电阻、PN结、MOS管的感温原理,在此基础上提出了利用MOS管与多晶硅(Poly)电阻作为感温元件,通过转换电路将其转换成对应的正温度系数(Proportional To Absolute Temperature, PTAT)与负温度系数(Complementary To Absolute Temperature, CTAT)两条延时。两条延时采用二阶温度系数补偿的方法,得到脉宽与温度的高度一阶线性,实现温度转换为延时(T-Pulse)的目的。TDC量化模块中,本文第一次采用温度补偿型压控环振TDC结构,该结构采用温度补偿型偏置提供压控电压,环振频率的温度稳定性较差。针对此本文第二次采用延迟锁相环(Delay Locked Loop, DL L)压控环振型TDC结构,该结构采用DLL提供压控电压,环振频率的温度稳定性得到了很大改善。本文在TSMC 0.35μm CMOS工艺条件下,采用Cadence中的Spectre、Virtuo等软件完成了电路结构与版图设计,以及电路的前后仿真验证,并进行了MPW流片验证。测试结果表明,在电源电压3.3V,测温范围-40℃-100℃时,测温分辨率0.17℃,绝对误差小于1.5℃,满足设计指标要求。