本文概述了温度传感器的发展历史、现状和趋势。阐述了CMOS集成温度传感器的优势和特点,指出了本课题的研究意义。对CMOS工艺下的两种感温元件,即亚阐值工作状态下的金属场效应晶体管(MOSFET)及衬底PNP型双极型晶体管(BJT)的温度模型和影响因素进行了分析和比较,指出了衬底PNP型BJT更适合作为温度传感器的温度敏感元件。本文采用正向设计方法,研究设计了一种基于标准CMOS工艺的集成温度传感器,该温度传感器可用于对环境温度及体温的精确测量,具有体积小、测量范围广、精度高的特点。主要研究设计内容包括:温度传感器类型及不同测量方法的研究,Σ-Δ转换技术的研究,温度传感器系统结构的研究设计,温度转换器部分各个功能模块的研究设计,数字滤波器的研究设计等。本文研究设计的温度传感器共由两部分组成:集成温度转换器部分及数字滤波器部分。集成温度转换器部分包括:感温元件、正温度系数电流采集电路、负温度系数电流采集电路、1.2V及0.6V带隙基准源、电压比较器、CMOS开关电路等。本文运用Cadence工具的Virtuoso软件对研究设计的温度传感器进行电路设计;并用Spectre电路仿真工具对温度转换器的各个模块电路和整体电路进行了仿真验证,所用器件模型参数均采用台积电0.18μmCMOS工艺模型。工作电压3V,最大功耗不超过3mW,可测量温度范围从–20℃到60℃,最小精度0.2℃。