32位微处理器的温度控制单元设计

发布时间：2020-05-27 16:56

【摘要】： 本文设计了一个高性能微处理器中的温度控制单元电路(TAU),温度控制单元是一个片上温度传感器,该结构提供一个周期性的温度控制,使片内温度传感器的结点温度与处理器的预设温度进行比较,这个预设温度是用户通过编程来设定的,是预先设定的温度值,当结点温度超过预设温度时,该温度控制单元产生一个中断信号。传感器的温度需要通过软件程序的修正,逐次逼近上述的预设温度,最终得到两个温度之间相差很小或非常接近,比较器将产生高电平中断信号。 与MOSFET器件相比之下,双极型晶体管BJT在具有温度传感的特性上,还具有更好的信号传感的性能。这就是BJT在温度传感设计中得到广泛应用的原因。当今,CMOS工艺已成为主流工艺,允许在片上系统的芯片上进行数字信号处理。由于CMOS工艺下的不兼容,温度传感器的部分性能仍不及双极型温度传感器,如容易受到温度补偿、温度漂移和器件不匹配的影响等,因此设计出一种具有高性能、低功耗、低成本的CMOS集成温度传感器已成为温度传感领域的一个重要课题。 该片上温度传感器单元的结构,由以下几个结构组成,温度传感器、数模转换电路DAC、比较器、控制逻辑和三个独立的寄存器等。 本设计采用HSPICE对温度传感器电路进行了模拟仿真,仿真结果表明,在0—124℃温度范围内,预设温度与结点温度相差2℃的范围内输出中断信号高电平的请求。 该研究成果可用于一些高精度的应用场所,比如微处理器、空调、医疗仪器和自动检测系统等领域,具有显著的研究意义和广泛的应用前景。
【图文】：

图 2-1 CMOS 纵向晶体管和横向晶体管的剖面图S 工艺中有两种方式能实现 PNP 双极型晶体管，分别 PNP 管 CLBT，其结构如图 2-1 所示。纵向 PNP 管也叫（与 PMOS 的漏源区相同）作为发射极，N 阱本身作区，并且应该接到最低电压，通常为接地。PNP 管的 VEB研究 PNP 管，理想情况下其集电极电流与 E-B 结电压的 所示，且可由式（2-10）[4]给出，忽略晶体管基极电C等于发射极电流 IE；( )CSEBTI = IexpV/Vq，，式中 IS为晶体管发射极反向饱和电流，正比于μkTn迁移率，ni为硅的本征载流子浓度。

图 2-2 双极晶体管 BE 结电压 VEB可以用温度信号来测量， SCIIqkTln 是一个与温度关系非常相关的bDbepbiNkTAnω2 位为 K；Ae为发射极面积；ωb区少数载流子平均迁移率。pb μ = TgiTEnVVCTi2exp3/2m
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP332

【参考文献】

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本文编号：2683845