现代CMOS工艺借助于其低成本成为了数字集成电路主流工艺。本文就是在华虹NEC的0.6μm的CMOS工艺上实现了一款具有数字接口的温度传感器,其精度为±0.5℃。它主要应用于计算机内DDR3内存条的温度监控,它具备的数字接口,使得它可以直接与主控CPU通信,简化了系统的结构,增加了系统的可靠性。两个以二极管连接方式的PNP型三极管的基极-发射极电压差与温度和加载在它们发射极上的电流成正比,如果固定电流的比例,那么我们可以得到一个与温度成正比的温度感知量△VBE。本文所讨论的温度传感器就是使用三极管的这个特性完成温度测量的。加载在这两个三极管发射极的电流比例是决定温度测量精度的重要因素;为了得到精确的电流比例,本设计中采用了所谓的动态器件匹配(Dynamic Element Matching, DEM)技术,减小△VBE生成电路的偏置电流由于器件失配引入的误差。它的基本原理就是采用多个单位电流源的组合来实现准确的电流比例;在此基础上,通过单位电源的不同组合来消除由于制造等原因造成的单位电源之间的一阶误差,从而大大减小了器件匹配引起的系统误差。CMOS电路中普遍采用的放大器是差分放大器。这种放大器的基本噪声来源是所谓的闪烁噪声(1/f noise, flick noise),它的大小大约在毫伏的数量级。而温度测量电路产生的温度信号在同等的数量级。本文对消除差分放大器的闪烁噪声的两中基本方法,自动清零电路和斩波技术,进行了讨论。Increamental sigma-delta调制器是sigma-delta调制器的一种,是一种针对仪表,传感器等对温度信号的测量特点而发展起来的。本文从sigma-delta的原理出发,论述了适合温度传感器电路的调制器的设计。数字滤波器是sigma-delta模数转换器中的一个不可或缺的关键组成部分。它的基本作用是把前级的调制器生成的高速度的数字信号进行降采样和滤波处理,从而得到高精度的测量量。本文从数字滤波器的基本原理出发,就温度传感器的信号特点,论述了适合温度传感器的数字滤波器的结构和设计。温度测量电路中的另一个参考量VBE的准确度直接受其产生电路的偏置电流与饱和电流的影响。本文采用了多个偏置电流源通过开关组合实现对它的后期校准,从而减小由于生产工艺引入的误差。VBE的曲线特性最终会引起测量结果的非线性失真,考虑到其失真幅度较小,本文采用在主数字滤波器中附加曲线校准滤波器的方法对VBE的非线性失真进行了补偿,从而减小最终输出的误差。由于芯片的封装应力也会使VBE的值发生偏移,从而导致测量结果不可忽视的误差,因此,封装后的芯片也要进行必要的校准。本文对校准的方法进行了论述。