摘要：理想CMOS溫度傳感器輸出隨溫度變化曲線具有嚴格線性關系，實際上由于制造工藝隨溫度變化等非理想因素的影響，輸出隨溫度變化呈非線性關系。結合低成本的要求，在高精度的應用中需對傳感器進行數(shù)字校準，使校準后輸出量隨溫度變化具有線性關系。通過對未校準之前CMOS溫度傳感器隨溫度變化的函數(shù)關系構造校準函數(shù)是算法的核心。通過分析精度指標、數(shù)據(jù)運算量及系統(tǒng)資源等因素，采取添加中值濾波和均值濾波處理原始數(shù)據(jù)的分段擬合校準方法，并在運算量的約束下得出了最優(yōu)的分段值。經(jīng)實際測試校準后CMOS溫度傳感器精度提高了0.3℃，在-20℃~120℃工業(yè)溫度范圍內精度達到 0.35℃。

　　引言

　　溫度在日常生產(chǎn)、生活和科學實驗中是一個非常重要的測試物理量。對溫度的測量，早期主要是采用模擬傳感器，如熱敏電阻、鉑電阻等，但這些傳感器難以集成。為了實現(xiàn)大規(guī)模集成，CMOS溫度傳感器越來越被重視。CMOS溫度傳感器是基于襯底寄生的PNP晶體管的特性而形成的溫度傳感電路，以其良好的線性度、功耗低、易實現(xiàn)大規(guī)模集成等特點，擁有廣泛的應用前景。

　　本文針對一款自行設計的低功耗CMOS溫度傳感器，根據(jù)實際工業(yè)應用場景對精度的更高要求，提出了一種高精度的校準算法。該算法通過對CMOS溫度傳感器的數(shù)字輸出值進行中值濾波和均值濾波，再對濾波結果進行分段擬合數(shù)據(jù)處理。最終測試結果表明，該算法提高了CMOS溫度計的精度，達到了 0.35℃，滿足事先預期的 0.5℃的目標。

　　CMOS溫度傳感器的測溫原理與實現(xiàn)方案

　　CMOS溫度傳感器總體結構

　　CMOS溫度傳感器是以基于CMOS縱向寄生的雙極型晶體管作為核心感溫器件。通過雙極型晶體管可以產(chǎn)生一個與溫度成正比的PTAT電壓和一個不隨溫度變化的基準電壓 ，將這兩個信號作為兩路信號輸入到ADC中進行轉換，即可以實現(xiàn)溫度的數(shù)字顯示，如圖1所示。根據(jù)預定的溫度計精度目標要求，確定ADC輸出為12位，采用并行輸出方式，供片外數(shù)字采集校準。