温度传感器在医疗设备、消费性电子和工业控制等领域都不可或缺。相比于传统的温度传感器,集成的CMOS温度传感器体积更小、功耗更低、易于集成且可以直接与数字系统相连,其应用前景将更加广泛。本文设计的CMOS温度传感器采用TSMC 65nm LP CMOS工艺,基于偏置在不同电流密度下的两个双极型晶体管的基极-射极电压差△VBE与绝对温度成正比的特性,利用模数转换器将该电压差进行精确量化,最终得到温度的数字输出。本文分析了 CMOS工艺下寄生双极型晶体管的温度特性,并对温度传感器中的各种非理想因素造成的误差进行了详细的讨论,其中包括|VBE|的非线性、有限电流增益片和各种失调(包括运放的失调、电流镜的失配等)等所引起的误差,并给出了相应的解决方案。针对有限电流增益β采用了电流偏置电路,针对运放的失调采用了斩波技术,针对电流镜的失配采用了动态匹配技术等。由于在实际应用中,对温度测量的速度要求较低,而对精度要求较高,本文采用12位一阶Σ-△ADC来进行量化工作;Σ-△ADC中的积分器采用了带增益提高技术的两级运放,仿真结果显示,其低频增益达到108dB。整个电路芯片面积为0.588mm×0.536mm,后仿真结果表明:当电源电压为1.2V,输入参考时钟为400kHz时,在TT工艺角下,芯片总体功耗为1.25mW,温度误差在0℃到60℃的测温范围内达到了±0.47℃;在SS和FF工艺角下,温度误差在0℃到60℃的测温范围内小于±1.46℃。