Microchip Technology DM183037 Data Sheet

DS30575A-page 522

 2012 Microchip Technology Inc.

The constant-current source provided by the CTMU
module can be used for low-cost temperature
measurement by exploiting a basic property of com-
mon and inexpensive diodes. An on-chip temperature
sense diode is provided on A/D Channel 29 to further
simplify design and cost.

26.7.1

BASIC PRINCIPAL

We can show that the forward voltage (V

F

) of a P-N

junction, such as a diode, is an extension of the
equation for the junction’s thermal voltage: 

where k is the Boltzmann constant (1.38 x 10

-23

 J K

-1

),

T is the absolute junction temperature in kelvin, q is the
electron charge (1.6 x 10

-19 

C), I

F

 is the forward current

applied to the diode and I

S

 is the diode’s characteristic

saturation current, which varies between devices. 
Since k and q are physical constants, and I

S

 is a constant

for the device, this only leaves T and I

F

 as independent

variables. If I

F

 is held constant, it follows from the equa-

tion that V

F

 will vary as a function of T. As the natural log

term of the equation will always be negative, the temper-
ature will be negatively proportional to V

F

. In other

words, as temperature increases, V

F

 decreases.

By using the CTMU’s current source to provide a
constant  I

F

, it becomes possible to calculate the

temperature by measuring the V

F

 across the diode.

26.7.2

IMPLEMENTATION

To implement this theory, all that is needed is to
connect a regular junction diode to one of the micro-
controller’s A/D pins (

). The A/D channel

multiplexer is shared by the CTMU and the A/D. 

To perform a measurement, the multiplexer is config-
ured to select the pin connected to the diode. The
CTMU current source is then turned on and an A/D
conversion is performed on the channel. As shown in
the equivalent circuit diagram in 

, the diode

is driven by the CTMU at I

F

. The resulting V

F

 across the

diode is measured by the A/D. A code snippet is shown
in 

.

V

F

 = 

kT

q

1n   1 –  I

F

I

S

)

(

A/D Converter

CTMU

Current Source

MUX

A/D

V

F

V

F

I

F

CTMU

A/D

// Initialize CTMU
CTMUICON = 0x03;
CTMUCONbits.CTMUEN = 1;
CTMUCON3bits.EDG1STAT = 1;

ADCON1Hbits.FORM    = 0;

// Right Justified

ADCON1Hbits.MODE12  = 0; 

// 12-Bit A/D Operation

ADCHS0Lbits.CHOSA   = 0x18;

// Enable ADC and  connect to Internal diode

ADCON1Hbits.ADON    = 1;

// Enable ADC

The temperature diode is not calibrated or standardized; the user must calibrate the diode to their application.