内容

1.参考文献

2.介绍

3.理论

３．１．现行的两个方法

３．２．理想因子η

4.实验电路

5.结果

6.误差来源

6．1.模拟比较器

6.2。2 n3904组件

6.3。运放的考虑

7.结论

8.关键特性

参考文献

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作者:谢谢你们Uzelac

介绍

这个实验的目的是测试GreenPAK设备在温度传感应用程序中的可用性，特别是对于温度域为25°C到100°C的CPU处理器。

该温度传感系统使用远程温度传感器2N3904(连接二极管)和控制逻辑，控制逻辑在GreenPAK设备中实现。目标是使用SLG46537芯片实现+/- 1°C的内部温度精度。

图1实现双电流法的温度传感器应用电路

理论

现行的两个方法

双电流法是一种使用两个电流源、二极管、电容器和FET开关的电压减法。参见图1。它的目的是放大由I_L和I_H两种不同电流引起的二极管上的电压差。

二极管的正向电压根据二极管两端的电流感应电场而变化。通过减去两个已知电流的正向电压，我们可以消除常见的变量，如偏置和饱和电流。

正向偏置电流，我_D，则与饱和电流有关我_年代、正向电压V_D由方程:

在哪里η二极管的理想系数是和吗V_T= kT /问．k玻尔兹曼常数是多少问是电子电荷常数。对于这个例子，I_H将是偏置电流我₁I_L为偏置电流我₂．正偏置电流方程分别为:

通过对两正向偏置电流方程进行除法，消除饱和电流，将输入电流变量减小为标量因子N．

如果N是已知的，那么通过测量V₁和V₂，我们可以计算温度T．

理想的因素η

而k和问理想因子是常数而不是部分变化的吗η在值1和2之间变化。这个值越接近1，载流子扩散就越占优势。这个值越接近2，重组就越占优势。这个值越高，温度测量的错误就越大，因为温度对复合的影响很大，而对扩散的影响不大。

当选择远端温度二极管时，远端二极管连接的晶体管，即基极集电极结短路的bts，比整流二极管更好，因为它们的理想值是指定的。

几乎所有BJT晶体管的理想系数都接近1。其他重要参数包括正向电流增益β和串联电阻R_年代．正向电流增益随温度和集电极电流的变化而变化，串联电阻在所有温度下均呈现恒定偏置。建议选择一个设备β在I_H和I_L两种电流之间没有变化。

实验电路

实验的目的是通过测试40°C、60°C和80°C的几个点来测量温度的一般偏差。

图2为实验中使用的应用电路框图。电阻R3和R4提供电流I_H和I_L从图1。交换机NMOS和PMOS位于GreenPAK (pin13和pin15)内部。

图3显示了GreenPAK的内部设计，并给出了该传感器的10ms更新时间。

当NMOS被拉低，PMOS漂浮时，电容C4充满I_L。当PMOS被拉高而NMOS处于浮动状态时，会产生I_H。系统的控制逻辑被编程为在NMOS和PMOS开启时间之间提供一个死区时间，以获得C4上的电压差。这个差值进入运算放大器(SLG88103)的IN+输入。图4显示了穿过C4的电压波形。

图2温度传感应用电路的GreenPAK框图

图3 GreenPAK内部设计

图4 C4的电压波形

GreenPAK设备的PIN 7连接到一个可变电阻的分压器(trimpot电位计)，该分压器在GreenPAK内部设计中用于调节模拟比较器ACMP0的开关电压。开关电压为pin7上的电压达到pin6上的电压(运放输出电压)的时刻。运算放大器的输出电压(以及ACMP0的开关电压)在不同的温度下是不同的。因此，在实验中，P1的电阻被调节到开关时刻。根据测量的电位器P1的电阻，可以计算出ACMP0的开关电压(Vref)。

结果

由GreenPAK引起的误差(温度测量精度)是通过测试多个设备(3个GreenPAK设备)的输出来测量的。

三个传感器电路，只有一个不同的组件(GreenPAK5器件)的测试结果如图2.1所示。地点:

烘箱内的温度是用热电偶测量的。
P1的电阻是用爪形万用表测量的。
Vref值是根据P1的电阻值计算出来的。

结果用图表总结，如图2.2所示。

表1。GreenPAK5_1

T(°C)	电阻的P1 (KΩ)	Vref (V)
40	1．18	0.531
58	1.254	0.561
59.5	1.259	0.563
79.6	1.353	0.600

表2。GreenPAK5_2

T(°C)	电阻的P1 (KΩ)	Vref (V)
40	1.183	0.532
40.3	1.186	0.533
60	1.268	0.566
79.7	1.352	0.599
80	1.355	0.600

Table3。GreenPAK5_3

T(°C)	电阻的P1 (KΩ)	Vref (V)
40	1.185	0.533
40.3	1.186	0.533
60	1.269	0.567
80	1.356	0.601
80.7	1.36	0.602

图2.1三个不同GreenPAK设备的传感器测试结果

图2.2三种不同GPAK设备下的测量结果图

图2.2显示传感器2和3给出了重叠的线性图形，而传感器1给出的直线与传感器1给出的线性趋势线非常接近。

传感器2和3的曲线以及传感器1的趋势线的斜率是1.7mV每1°C(在T=40°C和T=80°C之间)。

三个GreenPAK设备测量值的最大差值为2mV，这意味着GreenPAK引入了1°C左右的零件间误差。

误差来源

模拟比较器

GreenPAK的设计表明，部分到部分的变化最有可能发生在模拟比较器组件(ACMP0)。

ACMP0设置在本设计中的应用:

IN+ source: pin6, IN-: Ext. Vref (pin7)， IN+ gain=1, Hysteresis: disable。

ACMP的偏置电压(以及由此产生的开关电压)随温度和电源电压而变化。

实验的结论是基于GreenPAK的三个样本的测量，太少了，无法进行统计分析。作为一个典型的表示，我们可以使用ACMP偏移电压字符数据，它是基于一组35个组件的温度和电压测试。Ext.Vref=600mV和5V Supply电压在室温下测量的组件ACMP偏移结果如表4所示。

表4。Ext.Vref=600mV_AutoPWR的ACMP偏移测试，35个组件，室温

Vdd = 5.0 v	分钟,mV	一般来说,mV	马克斯,mV
Vih, mV	599.743	1.244	603.442
维尔,mV	600.053	1.244	604.366
马克斯抵消	0.257	1.244	4.366

Voffset计算基于下式:

基于35个元件的测试结果表明，ACMP偏移量可达4.366 mV，误差可达2.5°C。

2 n3904组件

影响温度测量精度(远程精度)的晶体管参数是正向电流增益β (I)和串联电阻Rs。基于Microchip实验室2N3904的数据，这些参数对整个传感器的源电流范围(4.5-920uA)的温度测量精度有很小的影响。图3.1显示了Microchip测试的晶体管的典型beta值，可以作为2N3904数量有限的晶体管的典型代表。

方程3给出了温度误差，这是由于在80°C时0.02°C左右的beta变化引起的。

类似地，使用Microchip的2N3904的Rs数据(约0.7欧姆)和方程4给出了一个温度误差，由于Rs约0.8°C[6]。

图3.1 2N3904晶体管在23°C下的典型测试值(Microchip实验室数据)

运放的考虑

SLG88103电压偏移通常为0.35mV (VCM接近VSS(地面)时高达2.4mV)，加上通常0.16mV (T=80°C)随温度增加偏移漂移。典型值引入了一个小的误差来自运放在这个应用程序。然而，考虑到SLG88103运算放大器的最大偏移值，可能会引入1°C以上的误差。

结论

实验中使用的温度传感系统输出增益为1.7 (mV/°C)。

基于三个GreenPAK设备样本的测试结果表明，仅在一个温度传感系统中实现GreenPAK会产生1°C左右的误差。

传感器的主要特征是基于实验结果，其中温度域为遥感器，而实验过程中GreenPAK的内部温度系统保持在室温。

关键特性

温度域(25°C - 100°C)
精度
±1°C远程温度精度(2N3904传感器精度)
±1.5°C内部温度精度
1.7 v - 5.5 v电源电压
10 ms的更新时间
1.7 (mV/°C)输出增益
29μ静态电流

AN-1201 GreenPAK的温度传感系统