随着物联网技术的快速发展,作为物联网的基础构成元件,温度传感器的应用范围不断扩大,人们对温度传感器性能的要求也越来越高。相比于传统的分立式温度传感器,CMOS片上集成温度传感器将感温元件与模数转换器集成在同一芯片上,可直接输出数字信号;同时,集成温度传感器具有低成本、低功耗、高精度、高速度、高分辨率等优点,非常适合进行大规模生产。目前大量应用于工业控制、医疗器械、环境监测等领域。本文在研究分析各种基于寄生双极型晶体管设计的CMOS温度传感器的基础上,设计了一种高性能温度传感器。该传感器采用带隙感温结构,一方面利用双极型晶体管基极-发射极电压的负温度特性产生与温度相关的电压;另一方面,基准电压的产生考虑到双极型晶体管的非理想因素,在传统一阶补偿的基础上引入高阶补偿技术,大幅度提高了精度。结合低功耗及对系统工作速度要求不高等多方面因素考虑,选用低功耗SARADC作为模数转换模块。在总体实现上,将带隙基准电路产生的与温度无关的基准电压与两个双极型晶体管叠加产生的与温度相关的电压进行比较,然后通过SARADC将比较结果转换成数字信号输出。本研究基于CMOS0.18μm 1P6M工艺进行设计,电源电压为3.3V。仿真结果显示,带隙基准电路产生的两个基准电压在-40℃～12 5℃温度区间的波动幅度为336 μV和643μV,温度系数分别达到1.16 ppm/℃和3.66 ppm/℃,并且低频PSRR达到-100dB。温度传感器整体实现0.1℃的温度分辨率,±0.35℃的绝对精度,平均电流为130μA,芯片面积为520μm*480μm。