随着电子设备的日益更新换代以及制造工艺技术的不断进步,温度传感器在越来越复杂化的应用系统中的重要性越来越明显,保证系统工作在适当的温度中对于系统的可靠性至关重要。电子信息、工业控制以及医疗设备等领域中对高精度温度传感器的需求越来越大,在精度严格的系统中如果温度检测失误偏大,往往会造成不可修复的后果,产生极大的损失,而传统的温度传感器的精度与实时性等性能较差,在工业生产应用中所受局限性很大。相较于传统的温度传感器,本文的设计基于汽车电子领域发动机的温度检测,着重设计高精度、实时性的温度传感器,使其在未来有更广阔的应用前景。本文通过SMIC 0.18μm CMOS设计工艺,对温度传感器进行电路设计和对应版图的设计,实现温度传感器的高精度和实时性指标。首先进行带隙基准模块和sigmadelta ADC模块的电路设计,之后通过顶层模块的设计可以极大地改善相关性能。为了满足温度传感器精度要求,通过分析双极型晶体管的温度和工艺特性,设计并完成了具有电阻补偿高阶温度系数的带隙基准电路和覆盖了带系基准输出电压变化范围的可变电阻调节电路,并设计了灵敏度较高的比较器应用到一阶sigma-delta ADC,另外根据温度特性导入了基本参数offset和slope来进行温度公式的调节。为了提高实时性,通过采用并行的模拟集成电路设计来减少计数器模块的处理时间。本文在兼顾高精度和实时性的基础上,设计了一个以10位二进制编码输出的温度传感器集成电路。本文重点对于温度传感器系统的基本构造、电阻高阶补偿、输出校正电阻、两相非重叠时钟、公式校正、休眠模式等方面展开研究,并完成了对温度传感器的电路仿真、版图设计以及后仿真等工作。本文对于温度传感器的设计目标为在40MHz的时钟频率下,对于-40℃至125℃范围内的温度进行检测与输出,温度分辨率为0.5℃,误差在±1℃内,转换时间控制在20μs之内。本文对于温度传感器模块的设计过程进行了详细介绍,最后设计结果表明在正常工作条件下,温度传感器的测量误差在±1℃范围内,且转换时间为16.5μs,设计的温度传感器在高精度与实时性方面满足要求。