MEMS振荡器温度补偿TDC
面向 MEMS 32 kHz 振荡器温度补偿的微功耗温度-数字转换器（TDC），采用 NPN 感温元件和 15-bit 二阶 ΣΔ 调制器，在 6 ms 转换时间内实现 25 mK 分辨率，FoM 仅 24 pJ·°C²。由 Zaliasl/Partridge/Makinwa（SiTime/TU Delft）在 AACD 2015 提出。
系统架构
温度感测前端
- NPN 双极晶体管作为感温元件（ 原理）
- 新型 DEM 方案避免 DEM 音调与调制器比特流互调
ΣΔ ADC
- 15-bit 二阶 ΣΔ 调制器
- 6 ms 转换时间（~3 samples/s 采样率）
性能指标
- 功耗：< 4.5 µA @ 1.5–3.3 V
- 分辨率：25 mK @ 6 ms
- 温度范围：−40°C 至 85°C
- 频率稳定度：±3 ppm（补偿后）
- 面积：0.085 mm²（180 nm CMOS）
与现有概念的关系
- CMOS智能温度传感器原理 — Pertijs 温度传感器理论，感温前端原理相同
- CMOS温度传感器ΣΔADC与电路实现 — ΣΔ ADC 实现细节
来源
- Makinwa 2016 AACD Efficient Sensor Interfaces 深度解析 — Ch04: A Micro-Power Temperature-to-Digital Converter for MEMS-Based Oscillators (Zaliasl et al.)