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温度传感器作为现如今使用最为广泛的传感器之一,在工业制造、农业生产、科研活动甚至是国防领域都不可或缺。与传统设计的温度传感器相比,CMOS温度传感器易于集成、体积小、功耗低且能和数字系统相连。但是受工艺偏差等非理想因素的影响,CMOS温度传感器的测温范围窄且精度低。本文设计的温度传感器是基于偏置在不同电流密度下的两个双极型晶体管的基极-发射极电压差ΔVBE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,最终通过线性化处理论文分析了在CMOS工艺下寄生的双极性晶体管的温度、工艺特性,以及各种非理想因素的限制,通过数学方法对各种误差因子进行了测温误差的分配。本文设计的温度传感器由基于纵向寄生双极性晶体管的感温电路和低速高精度的ADC组成。其中感温部分采用了独立的电流偏置来消除双极性晶体管的有限电流增益引起的误差、斩波技术消除运放的失调电压和闪烁噪声的影响、二阶曲率补偿技术消除三极管的工艺偏差以及动态匹配等方法来消除电流镜和三极管失配等非理想因素的影响,并采用开关电容放大器对微小的与绝对温度成正比的电压进行放大,使得放大后的电压满足ADC的转换精度。ADC采用的是功耗低、面积小、精度高的SAR ADC,其中DAC模块采用的是分段电容式电荷缩放型结构,在版图布局时电容阵列采用共质心排列,大大减小了芯片面积和功耗,比较器采用三级前置放大器和锁存器级联的形式,提高了比较器的速度和分辨率,并且通过特殊的开关时序电路有效消除了运放的失调电压,仿真结果显示比较器的可分辨电压小于0.3mV,该ADC满足低功耗,面积小的设计要求。论文设计的温度传感器是基于0.18μm的CMOS工艺,整体版图尺寸是620μm×420μm,电源电压1.8V,整体功耗是1.3mW。仿真结果表明,12位SAR ADC在10kHz的采样频率下能够达到的有效位数（ENOB）为10.8位,整体温度传感器经修调前在tt工艺角下,温度范围为-20到80℃时,得到的温度误差小于0.5℃,在ss和ff工艺角下得到的温度误差超过了1℃。在经过单点修调之后,经过仿真可以得到在三种典型工艺角下,传感器的得到的温度误差均小于0.5℃,满足设计要求。