一种双通道温度检测版图布局及其实现电路的制作方法 专利技术说明

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明属于温度测量技术领域，涉及一种双通道温度检测版图布局方法及其实现电路。背景技术：2.目前通常使用单个bjt对温度进行测量，此方法无法对双通道温度同时进行准确、快速采样，容易造成单通道过温，损坏芯片。3.图1是传统使用单bjt(bipolar junction transistor，双极结型晶体管)测温的双通道版图布局方式，一般会将bjt放置在a、b、c三个位置其中之一。若放在a处，可以准确的测得channela的温度变化，但是由于距离channelb较远，当系统channelb单独工作时容易造成系统过温。放在c处与a处结果相同。若放在b处，与双通道有相同距离，对双通道测量精度都不足。可以看出对于双通道系统，使用单个bjt测温总会有不足之处。技术实现要素：4.为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种双通道温度检测版图布局方法及其实现电路，使用两组bjt分别对双通道进行温度采样，将温度的变化体现在vbe电压上，再分别通过比较器，将两组比较器结果以一定方式耦合在一起，输出tsd控制信号。5.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：6.一种双通道温度检测版图布局方法，在双通道温度检测版图中，将mpa模块和mna模块布局在芯片版图顶部，digital模块和analog模块布局在芯片版图中部、mpb模块和mnb模块布局在芯片版图底部；7.mpa模块和mna模块之间布设bjt器件qp0，qp1，构成第一组温度检测通道channela；8.mpb模块和mnb模块之间布设bjt器件qp2，qp3，构成第二组温度检测通道channelb；9.其中，mpa模块和mpb模块为pmos管模块，mna模块和mnb模块为nmos管模块；10.analog模块，用于产生偏置电流iref1、iref2，参考电压vref和偏置电压vbias；11.digital模块包括mos管mp0、mp1、mn0和mn1以及比较器cmp1，cmp2，用于基于analog模块产生的信号生成channela、channelb的过温关断信号tsd信号；12.将bjt器件qp0，qp1和bjt器件qp2，qp3分别设于通道channela、channelb版图中心处，利用在偏置电流固定情况下，bjt器件的vbe电压与绝对温度成反比的特性，通过分别检测bjt器件qp0，qp1和bjt器件qp2，qp3的vbe电压，可同一时间分别检测出channela、channelb的温度变化。13.本发明进一步包括以下优选方案：14.优选地，所述cmp1和cmp2用于分别监测qp0，qp1基极和发射极之间的电压vbe1，qp2，qp3基极和发射极之间的电压vbe2，并分别将vbe1,vbe2与参考电压vref比较，通过输出结果实现对双通道温度检测系统的正常工作或过温关断控制。15.优选地，所述cmp1和cmp2分别将vbe1,vbe2与参考电压vref比较，通过输出结果实现对双通道温度检测系统的正常工作控制，具体为：16.当channela、channelb的温度未升高至使vbe1,vbe2小于等于vref时，相应的比较器输出低电平，使mp1，mp0导通，mn1，mn0截止，双通道温度检测系统正常工作。17.优选地，所述cmp1和cmp2分别将vbe1,vbe2与参考电压vref比较，通过输出结果实现对双通道温度检测系统的过温关断控制，具体为：18.当channela、channelb任一或者双通道的温度升高至使vbe1、vbe2任一或者双者小于等于vref时，相应的比较器输出高电平，实现双通道温度检测系统过温关断。19.本发明还提供所述的双通道温度检测版图布局方法的实现电路，所述电路包括channela检测电路和channelb检测电路；20.所述channela检测电路包括qp0，qp1、cmp1、mp0和mn0；21.qp0，qp1的发射集以及cmp1的负相输入端连接偏置电流iref1的一端，偏置电流iref1的另一端连接工作电压vdd；22.cmp1的负相输入端的输入信号为vbe1；23.qp0，qp1的基集和集电极均接地；24.cmp1的正相输入端的输入信号为vref，输出端连接mn0的栅极；25.mn0的源极接地，漏极与mp0的漏极连接并输出热关断信号tsd；26.mp0的源极接vdd，栅极连接偏置电压vbias。27.优选地，所述channelb检测电路包括qp2，qp3、cmp2、mp1和mn1；28.qp2，qp3的发射集以及cmp2的负相输入端连接偏置电流iref2；29.cmp2的负相输入端的输入信号为vbe2；30.qp2，qp3的基集和集电极均接地；31.cmp2的正相输入端的输入信号为vref，输出端连接mn1的栅极；32.mn1的源极接地，漏极与mp1的漏极连接并输出热关断信号tsd；33.mp1的源极接vdd，栅极连接偏置电压vbias。34.优选地，当通道channela、channelb的温度未升高至临界，vbe1，vbe2大于vref时，比较器cmp1、cmp2均输出低电平，此时mp1，mp0处于深线性区导通状态，mn1，mn0截止，热关断信号tsd为高电平，双通道温度检测系统正常工作。35.优选地，当通道channela单独工作，随着温度逐渐升高，使vbe1≤vref，vbe2》vref时，比较器cmp1输出高电平、cmp2输出低电平，mp1，mp0,mn0处于导通状态，mn1截止，mn0处在深线性区，mp1,mp0漏电流同时流过mn0，此时热关断信号tsd为低电平，实现双通道温度检测系统过温关断；36.同理，当channelb单独工作，vbe2≤vref，vbe1》vref时，热关断信号tsd为低电平，实现双通道温度检测系统过温关断。37.优选地，当通道channela、channelb同时工作，随着温度逐渐升高，使vbe1，vbe2同时小于等于vref时，比较器cmp1、cmp2均输出高电平，mp1，mp0,mn0，mn1同时处于导通状态，mn1与mn0处在深线性区，此时热关断信号tsd为低电平，实现双通道温度检测系统过温关断。38.本发明的有益效果在于，与现有技术相比：39.1、本发明将bjt器件qp0，qp1和qp2，qp3分别放在两组温度检测通道版图中心处，每组通道使用两个bjt，可以分别同时准确的检测双通道的温度变化，且对比传统使用一个bjt的测温方式，有更负的温度系数，从而会有更快的响应速度。40.2、本发明在双通道温度检测版图中还布设cmp1和cmp2以分别监测qp0，qp1基极和发射极之间的电压降vbe1，qp2，qp3基极和发射极之间的电压降vbe2，通过将vbe1,vbe2与参考电压vref比较可实现双通道温度检测系统正常工作或过温关断控制。附图说明41.图1是传统使用单bjt测温的双通道版图布局方式；42.图2为本发明版图布局方法；43.图3为本发明版图布局方法的电路实现方式。具体实施方式44.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本技术所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。45.图2为本发明版图布局方法，图3为本发明版图布局方法的电路实现方式。对双通道共同检测温度，给出热关断信号tsd。46.已知对于固定的电流iref1,iref2偏置，bjt器件基极和发射极之间的电压降vbe具有负温度系数，负温度系数大小与bjt发射极面积成正比，对比传统使用一个bjt的测温方式，本发明每组使用两个bjt会有更负的温度系数，从而会有更快的响应速度。47.参考图2，本发明的实施例1提供了一种双通道温度检测版图布局方法，在本发明优选但非限制性的实施方式中，在双通道温度检测版图中，将mpa模块和mna模块、digital模块和analog模块、mpb模块和mnb模块按序平行均匀布设为三行；48.mpa模块和mna模块之间布设bjt器件qp0，qp1，构成第一组温度检测通道channela；49.mpb模块和mnb模块之间布设bjt器件qp2，qp3，构成第二组温度检测通道channelb；50.其中，mpa模块和mpb模块为pmos管模块，mna模块和mnb模块为nmos管模块；51.mpa、mpb、mna和mnb模块的结构与原理是本领域常识，其参与形成的通道只是通俗代表一些会产生热源的功率管，是本专利检测对象，不属于本专利发明点，不做赘述。52.analog模块，用于产生偏置电流iref1、iref2，参考电压vref和偏置电压vbias；53.其中，analog模块的结构与原理不属于本专利发明点，产生iref、vref等的方法对于本领域技术人员来说是公知常识，不做赘述。54.digital模块包括mos管mp0、mp1、mn0和mn1以及比较器cmp1，cmp2，用于基于analog模块产生的信号生成channela、channelb的过温关断信号tsd信号；55.将bjt器件qp0，qp1和bjt器件qp2，qp3分别设于通道channela、channelb版图中心处，利用在偏置电流固定情况下，bjt器件的vbe电压与绝对温度成反比的特性，通过分别检测bjt器件qp0，qp1和bjt器件qp2，qp3的vbe电压，可同一时间分别检测出channela、channelb的温度变化。56.cmp1和cmp2以分别监测qp0，qp1基极和发射极之间的电压降vbe1，qp2，qp3基极和发射极之间的电压降vbe2，并分别将vbe1,vbe2与参考电压vref比较实现双通道温度检测系统正常工作或过温关断控制。57.所述分别将vbe1,vbe2与参考电压vref比较实现双通道温度检测系统正常工作或过温关断控制，具体为：58.当channela、channelb的温度未升高至使vbe1,vbe2小于等于vref时，相应的比较器输出低电平，使mp1，mp0处于深线性区导通状态，mn1，mn0截止，热关断信号tsd为高电平，双通道温度检测系统正常工作，其他情况实现过温关断。59.参考图3，本发明的实施例2提供了一种所述的双通道温度检测版图布局方法的实现电路，在本发明优选但非限制性的实施方式中，所述电路包括channela检测电路和channelb检测电路；60.所述channela检测电路包括qp0，qp1、cmp1、mp0和mn0；61.偏置电流iref1连接qp0，qp1的发射集以及cmp1的负相输入端；62.cmp1的负相输入端的输入信号为vbe1；63.qp0，qp1的基集和集电极均接地；64.cmp1的正相输入端的输入信号为vref，输出端连接mn0的栅极；65.mn0的源极接地，漏极与mp0的漏极连接并输出热关断信号tsd；66.mp0的源极接vdd，栅极连接偏置电压vbias；67.所述channelb检测电路包括qp2，qp3、cmp2、mp1和mn1；68.偏置电流iref2连接qp2，qp3的发射集以及cmp2的负相输入端；69.cmp2的负相输入端的输入信号为vbe2；70.qp2，qp3的基集和集电极均接地；71.cmp2的正相输入端的输入信号为vref，输出端连接mn1的栅极；72.mn1的源极接地，漏极与mp1的漏极连接并输出热关断信号tsd；73.mp1的源极接vdd，栅极连接偏置电压vbias。74.当channela、channelb的温度未升高至使vbe1,vbe2均小于等于vref时，比较器cmp1、cmp2均输出低电平，此时mp1，mp0处于深线性区导通状态，mn1，mn0截止，tsd信号为高电平，双通道温度检测系统正常工作。75.当channela单独工作，随着温度逐渐升高，使vbe1≤vref，vbe2》vref时，比较器cmp1输出高电平、cmp2输出低电平，mp1，mp0,mn0处于导通状态，mn1截止，mn0处在深线性区，mp1,mp0漏电流同时流过mn0，此时tsd信号为低电平，实现双通道温度检测系统过温关断；76.同理，当channelb单独工作，vbe2≤vref，vbe1》vref时，tsd信号为低电平，实现双通道温度检测系统过温关断。77.当channela、channelb同时工作，随着温度逐渐升高，使vbe1，vbe2同时小于等于vref时，比较器cmp1、cmp2均输出高电平,mp1，mp0,mn0，mn1同时处于导通状态，mn1与mn0处在深线性区，漏源电压vds很小，此时tsd信号为低电平，实现系统过温关断。78.本发明的有益效果在于，与现有技术相比：79.1、本发明将bjt器件qp0，qp1和qp2，qp3分别放在两组通道版图中心处，每组通道使用两个bjt，可以分别同时准确的检测双通道的温度变化，且对比传统使用一个bjt的测温方式，有更负的温度系数，从而会有更快的响应速度80.2、本发明在双通道温度检测版图中还布设cmp1和cmp2以分别监测qp0，qp1基极和发射极之间的电压降vbe1，qp2，qp3基极和发射极之间的电压降vbe2，通过将vbe1,vbe2与参考电压vref比较可实现双通道温度检测系统正常工作或过温关断控制。81.本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。82.计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。83.这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。84.用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。85.这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。86.这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其它设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。87.也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。88.附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。89.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。









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