CN101639384B - 温度侦测装置与温度侦测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温度侦测装置，包括：电流源可提供绝对温度比例电流；多个电阻串接于电流源与接地端间并产生依序递增或者递减的m个电压信号；二进制计数器，于接收起始信号时开始计数，并产生n+1位的二进制选择信号；多工器，具有m个输入端，以接收m个电压信号，并根据二进制选择信号输出m个电压信号其中之一，作为多工输出信号，其中，2ⁿ＜m＜2ⁿ⁺¹；比较器接收多工输出信号与不随温度改变的参考电压，产生比较结果信号；及，控制逻辑电路，输出起始信号，并于比较结果信号变换电位时，使二进制计数器记录二进制选择信号作为二进制温度信号。

Description

温度侦测装置与温度侦测方法

技术领域

本发明是有关于一种温度侦测装置与温度侦测方法，尤其涉及一种可直接输出二进制码(binary code)的温度侦测装置与温度侦测方法。

背景技术

请参照图1A，其所示为现有技术中已有的温度侦测装置实施例。四个电阻r1、r2、r3、r4串接于不随温度变化的参考电压(Vref)以及接地端之间。四个电阻之间的三个节点(node)分别连接至三个比较器102、104以及106的负输入端，用以提供Vtmp2、Vtmp1以及Vtmp0的电压。再者，三个比较器102、104以及106的正输入端连接至一绝对温度比例(Proportional To Absolute Temperature，简称PTAT)电压(Vptat)，此绝对温度比例电压(Vptat)会随着温度的上升而增加。而编码器(encoder)110连接至三个比较器102、104以及106输出端，其可将三位的温度计码(thermometer code)转换为二位的二进制码(binary code)。

由图1B可知，当温度小于TMP0时，绝对温度比例电压(Vptat)小于Vtmp0，比较器102、104以及106输出端的三个位元T2、T1以及T0为“0，0，0”。当温度介于TMP0～与TMP1之间时，绝对温度比例电压(Vptat)介于Vtmp0与Vtmp1之间，比较器102、104以及106输出端的三个位元T2、T1以及T0为“0，0，1”。当温度介于TMP1～与TMP2之间时，绝对温度比例电压(Vptat)介于Vtmp1与Vtmp2之间，比较器102、104以及106输出端的三个位元T2、T1以及T0为“0，1，1”。当温度大于TMP2时绝对温度比例电压(Vptat)大于Vtmp2，比较器102、104以及106输出端的三个位元T2、T1以及T0为“1，1，1”。

很明显地，比较器102、104以及106输出端的三个位元T2、T1以及T0为温度计码，因此必须利用一编码器110将三个位元的温度计码转换为二个位元的二进制码。如图1C所示，即为编码器110的转换表。

图1A所示的温度侦测装置具有多个比较器。由于比较器的设计会占去芯片(chip)的布局面积(layout area)，因此于芯片上设计太多的比较器会造成芯片的布局面积过大，并且增加芯片的成本。再者，现有的温度侦测装置必须设计一编码器将温度计码转换为二进制码。

请参照图2A，其所示为现有技术中已知的利用单一比较器的温度侦测装置实施例，揭露于美国专利第US4,213,125号。其中，五个电阻R1、R2、R3、R4以及R5串接于不随温度变化的电压(V)以及接地端之间。五个电阻之间的四个节点分别产生V1电压、V2电压、V3电压以及V4电压，分别输入四个开关(SW)215、216、217以及218一端，四个开关(SW)215、216、217以及218的另一端皆连接至比较器214正输入端。

电阻R与热敏电阻(thermistor)TH串接于不随温度变化的电压(V)以及接地端之间。电阻R与热敏电阻TH之间的节点可产生V10电压并输入比较器214负输入端。

由二个反相器201、202与电阻203及电容器204组成的振荡电路(oscillation circuit)可输出一震荡信号(oscillation signal)ψ，此震荡信号分别输入与门206、207、208以及209的一输入端。再者，计数器205接收震荡信号ψ后，分别产生第一信号ψ1、第二信号ψ2、第三信号ψ3以及第四信号ψ4并分别输入与门206、207、208以及209的另一输入端。同时，第一信号ψ1、第二信号ψ2、第三信号ψ3以及第四信号ψ4也分别输入开关(SW)215、216、217以及218的控制端。

锁存器(latch)210、211、212以及213的输入端分别连接至比较器214输出端，而锁存器210、211、212以及213的控制端分别连接至与门206、207、208以及209的输出端。

请参照图2B，其所绘示为震荡信号ψ、第一信号ψ1、第二信号ψ2、第三信号ψ3以及第四信号ψ4的关系示意图。其中，锁存器210、211、212以及213的输出信号OUT11、OUT12、OUT13以及OUT14于一个周期τ会被更新(renewed)。

由于热敏电阻TH会随着温度增加而降低其电阻值，因此，温度越高时，V10电压会越低。再者，于每一个周期τ之内，V10电压会依序和V1电压、V2电压、V3电压以及V4电压比较，而比较的结果分别储存于锁存器210、211、212以及213中。因此，根据锁存器210、211、212以及213的输出信号OUT11、OUT12、OUT13以及OUT14即为温度侦测装置的输出信号。

举例来说，于低温持续上升至高温时，锁存器210、211、212以及213的输出信号OUT11、OUT12、OUT13以及OUT14会由“0000”依序改变为“0001”、“0011”、“0111”以及“1111”。很明显地，上述的四位输出信号也为温度计码，因此，必须仍利需利用一编码器将温度计码转换为二进制码。

请参照图3A，其所示为现有技术中已有的利用单一比较器的温度侦测装置实施例。该温度侦测装置揭露于美国专利号码US7,171,327。温度参考网路(temperature reference network)370包括六个电阻378、380、382、384、386和388，以及一整理器(trimmer)390串接于参考电压(Vref)以及接地端之间。六个电阻378、380、382、384、386以及388之间的五个节点分别产生T20、T40、T60、T80以及T100信号，并且整理器390可适当地调整T20、T40、T60、T80以及T100信号。

开关网路(switch network)372包括五个开关395、394、393、392以及391。经由开关控制线路(switch control line)374控制五个开关395、394、393、392以及391，可选择性地将T20、T40、T60、T80以及T100信号输入至比较器362的正输入端。而电流源(current source)I输出电流至感测二极管(sense diode)366产生二极管电压(Vdiode)。而比较器362的负输入端接收二极管电压(Vdiode)。

控制逻辑(control logic)电路368可利用开关控制线路374依序关闭(close)开关网路372中相邻的二个开关，例如开关395以及394或者开关394以及393或者开关393以及392或者开关392以及391。同时，利用信号HEL与信号LLE依序使能高锁存器364与低锁存器365。而控制逻辑电路368即可根据高锁存器364与低锁存器365输出信号得知温度范围。

请参照图3B，其所示为二极管电压(Vdiode)与温度之间的关系。由图3B可知，当温度越高二极管电压(Vdiode)越低。

请参照图3C，其所示为控制逻辑电路的开关控制线路以及HLE与LLE信号示意图。举例来说，假设温度介于100度与80度之间，开关控制线路中的S1信号控制开关395关闭，使得T100信号与二极管电压(Vdiode)输入比较器362，而比较器362输出的结果储存于高锁存器364。接着，开关控制线路中的S2信号控制开关394关闭，使得T80信号与二极管电压(Vdiode)输入比较器362，而比较器362输出的结果储存于低锁存器365。当高锁存器364与低锁存器365内的信号为“0”与“1”时，则确定温度介于100度与80度之间；反之，当高锁存器364与低锁存器365内的信号为“0”与“0”时，则确定温度低于80度，当高锁存器364与低锁存器365内的信号为“1”与“1”时，则确定温度高于100度。

同理，其他温度区间也可以经由控制逻辑电路368的控制来达成。换句话说，于一特定温度区间中可控制相对应的二个开关，当高锁存器364与低锁存器365内的信号为“0”与“1”时，则确定温度介于该特定区间，当高锁存器364与低锁存器365内的信号不为“0”与“1”时，则需要至其他区间继续侦测。

一般来说，数字电路中的温度信号必须是二进制码的温度信号。然而，已知的温度侦测装置并无法直接输出二进制码的温度信号，因此需要一个编码器将温度计码的温度信号转换成为二进制码的温度信号。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可直接输出二进制码的温度侦测装置与温度侦测方法，而输出的二进制码即可作为温度的参数并供数字电路利用。

因此，本发明提出一种温度侦测装置，包括：一电流源，用以提供一绝对温度比例电流；多个电阻，串接于该电流源与一接地端之间，进而可产生m个电压信号；一二进制计数器，用于接收一起始信号时开始计数，进而产生一二进制选择信号，其中，该二进制选择信号具有n+1位；一多工器，具有m个输入端，用以接收该m个电压信号，并根据该二进制选择信号输出该m个电压信号其中之一，作为一多工输出信号，其中，2ⁿ＜m＜2ⁿ⁺¹；一比较器，用以比较该多工输出信号与一参考电压后，产生一比较结果信号；以及，一控制逻辑电路，输出该起始信号，并于该比较结果信号变换电位时，控制该二进制计数器记录该二进制选择信号作为一二进制温度信号；其中，该参考电压不随温度改变，以及该m个电压信号为依序递增或者依序递减。

再者，本发明更提出一种温度侦测方法，包括下列步骤：提供一绝对温度比例电流并流过串接的多个电阻，用以产生依序递增或者依序递减的m个电压信号；于一测量周期之间，依序将该m个电压信号与不随温度改变的一参考电压输入一比较器并产生一比较结果信号；以及，当该m个电压信号中的第a个电压信号输入该比较器使得该比较结果信号由一第一电位改变为一第二电位时，根据a获得一温度范围；其中，该m个电压信号中的前a-1个电压信号输入该比较器，该比较结果信号皆为该第一电位。

为了使贵审查员能更进一步了解本发明特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1A为现有技术中已知的温度侦测装置实施例。

图1B为绝对温度比例电压与温度的关系。

图1C为编码器的转换表。

图2A为现有技术中已知的利用单一比较器的温度侦测装置实施例。

图2B为震荡信号ψ、第一信号ψ1、第二信号ψ2、第三信号ψ3、第四信号ψ4的关系示意图。

图3A为现有技术中已知的利用单一比较器的温度侦测装置实施例。

图3B为二极管电压与温度之间的关系。

图3C为控制逻辑电路的开关控制线路以及HLE与LLE信号示意图。

图4为本发明温度侦测装置实施例的组成示意图。

图5为本发明温度侦测装置应用实例的组成示意图。

图6A为绝对温度比例电流与温度之间的关系。

图6B为温度变化时7个电压信号与参考电压之间的关系。

图7A为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第一实施例的组成示意图。

图7B为本发明温度侦测装置中第一实施例信号示意图。

图7C为本发明温度侦测装置中第一实施例信号示意图。

图8A为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第二实施例的组成示意图。

图8B为本发明温度侦测装置中第二实施例信号示意图。

图9A为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第三实施例的组成示意图。

图9B为本发明温度侦测装置中第三实施例信号示意图。

图10A为本发明温度侦测装置中二进制计数器实施例的组成示意图。

图10B为半加器的真值表。

【主要元件符号说明】

102、104、106比较器  110编码器

201、202反相器  203电阻

204电容器  205计数器

206～209与门  210～213锁存器

214比较器  215～218开关

362比较器  364高锁存器

365低锁存器  366感测二极管

368控制逻辑电路  370温度参考网路

372开关网路  374开关控制线路

378～388电阻  390整理器

391～395开关

410二进制计数器  420多工器

430比较器  450控制逻辑电路

510二进制计数器  520多工器

530比较器  550控制逻辑电路

702第一与门  706第二与门

708第一延迟单元  710或门

712第一D型触发器  714第三与门

716第二D型触发器  718第二延迟单元

720第三D型触发器  722第四D型触发器

724第五D型触发器

802第一与门  806第二与门

808第一延迟单元  810或门

812第一D型触发器  814第三与门

816第二D型触发器  818第二延迟单元

822第三D型触发器  824第四D型触发器

826第五D型触发器

902第一与门  906第二与门

908第一延迟单元  910或门

912第一D型触发器  914第三与门

916第二D型触发器  918第二延迟单元

920第十一D型触发器  924第十二D型触发器

1002计数第一D型触发器  1004计数第二D型触发器

1006计数第三D型触发器  1008计数第四D型触发器

1010计数第五D型触发器  1012计数第六D型触发器

1014计数第七D型触发器  616计数第八D型触发器

1018计数第九D型触发器  1020计数第十D型触发器

1052计数第一加法器  1054计数第二加法器

1056计数第三加法器  1062三输入与门

具体实施方式

请参照图4，其所示为本发明温度侦测装置实施例的组成示意图。如图4所示，本发明温度侦测装置实施例主要包括多个电阻串接于一电流源以及接地端之间，其中电流源可输出一绝对温度比例电流(Iptat)，而多个电阻之间的m个节点相对应地提供m个电压信号，亦即V(0)、V(1)、..、V(m-2)、V(m-1)，至多工器420。

于一测量周期(detecting cycle)之间，亦即二进制计数器410由0计数至m，二进制计数器(binary counter)410输出n+1位的二进制选择信号B[n:0]至多工器420，而多工器420可根据二进制选择信号B[n:0]输出m个电压信号其中之一成为多工输出信号(Vmux)至比较器430负极端。而比较器430正极端接收参考电压(Vref)，而比较器430输出端可产生比较结果信号(Vcomp)至控制逻辑电路450。其中，参考电压(Vref)不会随着温度改变而变化。

当控制逻辑电路450发现比较结果信号(Vcomp)变换电位时，控制逻辑电路450控制二进制计数器410，进而锁存(latch)现在的二进制选择信号B[n:0]成为一计数值，并且于测量周期结束之后输出n+1位的二进制温度信号T[n:0]。其中，此二进制温度信号T[n:0]即为二进制计数器410锁存的计数值，且2ⁿ＜m＜2ⁿ⁺¹。

需要说明的是，当二进制选择信号位为n+1时，能够表示大于2ⁿ但小于2ⁿ⁺¹个电压信号。如果电压信号的数量发生变化，则通过调整n的大小使得电压信号的数量在大于2ⁿ但小于2ⁿ⁺¹的范围之内即可。

再者，本发明的二进制计数器410为依序由0计数至m的递增二进制计数器，且具有m个电压信号，亦即V(0)、V(1)、...、V(m-2)以及V(m-1)的大小为依序递减。然而，在此领域的技术人员亦可利用依序递增的m个电压信号，同时由m依序计数至0的递减二进制计数器，或者将比较器正极端与负极端的接收信号对调，皆可达到本发明的效果。

以下将m设定为7且n设定为2，并将本发明各个部份作进一步的解释。请参照图5，其所示为本发明温度侦测装置一应用实例的组成示意图。如图5所示，本发明温度侦测装置的该应用实例主要包括七个电阻串接于一电流源以及接地端之间。而电流源可输出一绝对温度比例电流(Iptat)，而电阻之间的7个节点可输出7个依序递减的电压信号，亦即V0、V1、...、V5以及V6，至多工器520。

于温度侦测装置接收使能信号(Enable)后，控制逻辑电路550产生起始信号(Start)至二进制计数器510并开始一测量周期。于测量周期之间，二进制计数器510根据第二时钟信号(CLK2)可由0依序计数至7，并相对应地产生3位的二进制选择信号B[2:0]至多工器520。而多工器520可根据二进制选择信号B[2:0]输出7个电压信号其中之一成为多工输出信号(Vmux)至比较器530负极端。再者，比较器530正极端接收参考电压(Vref)，而比较器530输出端可产生比较结果信号(Vcomp)至控制逻辑电路550。

当控制逻辑电路550发现比较结果信号(Vcomp)变换电位时，控制逻辑电路550发出读取信号(Read)至二进制计数器510，用以控制二进制计数器510锁存(latch)现在的二进制选择信号B[2:0]成为一计数值。

当二进制计数器510计数至7时，二进制计数器510输出一周期结束信号(Cycle_over)至控制逻辑电路550，使得控制逻辑电路550产生一重置信号(Reset)至二进制计数器510，用以结束测量周期。

于测量周期结束之后，二进制计数器510输出3位的二进制温度信号T[2:0]用以表示侦测出的温度范围。其中，此二进制温度信号T[2:0]即为二进制计数器510锁存的计数值。

请参照图6A，其所示为绝对温度比例电流(Iptat)与温度之间的关系。而图6B所示为温度变化时7个电压信号与参考电压之间的关系。由图6A可知，绝对温度比例电流(Iptat)会随着温度升高而增加。而随着温度的变化，绝对温度比例电流(Iptat)流经串接的电阻后产生的7个电压信号(V0～V6)也会随着温度变化。

如图6B所示，当温度低于T0时，7个电压信号(V0～V6)皆低于参考电压(Vref)；当温度介于T0与T1时，一个电压信号(V0)大于参考电压(Vref)以及六个电压信号(V1～V6)小于参考电压(Vref)；当温度介于T1与T2时，二个电压信号(V0及V1)大于参考电压(Vref)以及五个电压信号(V2～V6)小于参考电压(Vref)；当温度介于T2与T3时，三个电压信号(V0～V2)大于参考电压(Vref)以及四个电压信号(V3～V6)小于参考电压(Vref)；当温度介于T3与T4时，四个电压信号(V0～V3)大于参考电压(Vref)以及三个电压信号(V4～V6)小于参考电压(Vref)；当温度介于T4与T5时，五个电压信号(V0～V4)大于参考电压(Vref)而二个电压信号(V5及V6)小于参考电压(Vref)；当温度介于T5与T6时，六个电压信号(V0～V5)大于参考电压(Vref)以及一个电压信号(V6)小于参考电压(Vref)；当温度大于T6时，七个电压信号(V0～V6)皆大于参考电压(Vref)。

根据上述的特性，本发明的温度侦测装置即可利用二进制计数器510输出的二进制选择信号B[2:0]至多工器520，用以依序将7个电压信号输出至比较器530。而比较器530可比较多工输出信号(Vmux)以及参考电压(Vref)。当比较器530输出端的比较结果信号(Vcomp)变换电位时，根据此刻的二进制选择信号B[2:0]即可决定温度的范围。

本发明温度侦测装置中的该控制逻辑电路，主要包括起始信号产生单元、时钟信号产生单元、读取信号产生单元、重置信号产生单元以及准备好信号产生单元，其中：

起始信号产生单元，接收一使能信号，并根据该使能信号及一重置信号产生该起始信号；

时钟信号产生单元，接收一第一时钟信号，并根据该第一时钟信号，以及该起始信号或使能信号，产生一第二时钟信号，并对该第二时钟信号延迟一第一延迟时间，产生一第三时钟信号；

读取信号产生单元，受控于该起始信号，接收一高电位，并接收该比较结果信号及该周期结束信号，产生一读取信号；

重置信号产生单元，受控于该使能信号，根据该周期结束信号产生该重置信号；或者根据该周期结束信号及第二时钟信号，在一高电位下产生该重置信号；或者该周期结束信号、第二时钟信号及比较结果信号，在一高电位下产生该重置信号；以及

准备好信号产生单元，受控于该使能信号，根据该第三时钟信号及重置信号产生该准备好信号。

以下结合图7A、图8A以及图9A，详细阐述本发明温度侦测装置中控制逻辑电路的结构及运作关系。

请参照图7A，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第一实施例的组成示意图。如图7A所示，该第一实施例中，第一与门(AND gate)702的第一输入端接收使能信号(Enable)，第二输入端接收反相的(inversed)重置信号(Reset)，输出端输出起始信号(Start)。第二与门706的第一输入端接收起始信号(Start)，第二端接收第一时钟信号(CLK1)，输出端输出第二时钟信号(CLK2)。再者，第一延迟单元708接收第二时钟信号(CLK2)并延迟一第一延迟时间(Delay1)后输出一第三时钟信号(CLK3)。

或门(OR gate)710的第一输入端接收比较结果信号(Vcomp)，第二输入端接收周期结束信号(Cycle_over)。第一D型触发器(D flip-flop)712受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)连接至或门710的输出端，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)。第三与门714的第一输入端连接至第一D型触发器712的数据输出端(Q)，输出端输出读取信号(Read)。

第二延迟单元718接收读取信号(Read)并延迟一第二延迟时间(Delay2)后，输出一延迟的读取信号(Read’)。第二D型触发器716受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端接收延迟的读取信号(Read’)，数据输出端(Q)可产生读取结束信号(Read_off)信号，而反相的读取结束信号(Read_off)信号则传递第三与门714的第二输入端。

第三D型触发器720受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收周期结束信号(Cycle_over)，时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)。第四D型触发器722受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端连接至第三D型触发器720数据输出端(Q)，其数据输出端(Q)输出重置信号(Reset)。第五D型触发器724受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)连接至第三D型触发器720数据输出端(Q)，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)，其数据输出端(Q)输出一准备好信号(Ready)。其中，上述的第一延迟时间(Delay1)与第二延迟时间(Delay2)的总和小于第二时钟信号的一个周期。

图7A所示控制逻辑电路第一实施例中，该起始信号产生单元包括该第一与门，该时钟信号产生单元包括该第二与门及该第一延迟单元，该读取信号产生单元包括该或门、该第一D型触发器、该第三与门、该第二延迟单元及该第二D型触发器，该重置信号产生单元包括该第三D型触发器及该第四D型触发器，该准备好信号产生单元包括该第五D型触发器。

请参照图7B，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第一实施例的信号示意图。于时间点t0时，使能信号(Enable)以及起始信号(Start)由低电位变换至高电位，代表测量周期(τ)开始。

于测量周期(τ)之间，二进制计数器510根据第二时钟信号(CLK2)可由0依序计数至7，并相对应的产生3位的二进制选择信号B[2:0]至多工器520。因此，多工输出信号(Vmux)依序输出七个电压信号(V0～V6)至比较器530。

于时间点t1之前，多工输出信号(Vmux)大于参考电压(Vref)时，比较结果信号(Vcomp)输出低电位。而于时间点t1之时，二进制计数器510计数值为4，多工输出信号(Vmux)小于参考电压(Vref)时，比较结果信号(Vcomp)由低电位改变为高电位。

于时间点t1之后的一第一延迟时间(Delay1)，读取信号(Read)由低准切换至高电位，使得二进制计数器510可据以锁存数字4。而于读取信号(Read)之后的第二延迟时间(Delay2)，读取信号(Read)恢复低电位。

当二进制计数器510计算至最后一个数字(7)时，二进制计数器产生周期结束信号(Cycle_over)至控制逻辑电路550，使得控制逻辑电路550于时间点t2输出重置信号(Reset)至二进制计数器510。此时，起始信号(Start)由高电位变换至低电位，代表测量周期(τ)结束。

于测量周期(τ)结束后，二进制计数器510输出计数值为4的3位二进制温度信号T[2:0]。而于测量周期(τ)结束后的第一延迟时间(Delay1)后，控制逻辑电路550产生准备好信号(Ready)用以通知其他电路(图中未示出)，可以根据3位二进制温度信号T[2:0]来判断温度的范围。很明显地，二进制温度信号T[2:0]为“1，0，0”代表计数值4，并且可进一步判断温度的范围介于T3与T4。

请参照图7C，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第一实施例信号示意图。此范例用于解释温度超过侦测范围(T0～T6)时的信号示意图。于时间点t0时，使能信号(Enable)以及起始信号(Start)由低电位变换至高电位，代表测量周期(τ)开始。

于测量周期(τ)之间，二进制计数器510根据第二时钟信号(CLK2)可由0依序计数至7，并相对应的产生3位的二进制选择信号B[2:0]至多工器520。因此，多工输出信号(Vmux)依序输出七个电压信号(V0～V6)至比较器530。

于时间点t1之前，二进制计数器510计数值为6，多工输出信号(Vmux)大于参考电压(Vref)，比较结果信号(Vcomp)维持在低电位。

于时间点t1之后，二进制计数器510计算至最后一个数字(7)时，二进制计数器产生周期结束信号(Cycle_over)至控制逻辑电路550。于时间点t1之后的一第一延迟时间(Delay1)，读取信号(Read)由低准切换至高电位，使得二进制计数器510可据以锁存数字7。而于读取信号(Read)之后的第二延迟时间(Delay2)，读取信号(Read)恢复低电位。

于周期结束信号(Cycle_over)后，控制逻辑电路550于时间点t2输出重置信号(Reset)至二进制计数器510。此时，起始信号(Start)由高电位变换至低电位，代表测量周期(τ)结束。

由于二进制计数器510锁存计数值为7，因此3位二进制温度信号T[2:0]为“1，1，1”。接着，于测量周期(τ)结束后的第一延迟时间(Delayl)后，控制逻辑电路550产生准备好信号(Ready)用以通知其他电路(图中未示出)，可以根据3位二进制温度信号T[2:0]来判断温度的范围。很明显地，二进制温度信号T[2:0]为“1，1，1”代表计数值7，并且可进一步判断温度的范围高于T6。

请参照图8A，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第二实施例的组成示意图。如图8A所示，该第二实施例中，第一与门802的第一输入端接收使能信号(Enable)，第二输入端接收反相的(inversed)重置信号(Reset)，输出端输出起始信号(Start)。第二与门806的第一输入端接收起始信号(Start)，第二端接收第一时钟信号(CLK1)，输出端输出第二时钟信号(CLK2)。再者，第一延迟单元808接收第二时钟信号(CLK2)并延迟一第一延迟时间(Delay1)后输出一第三时钟信号(CLK3)。

或门810第一输入端接收比较结果信号(Vcomp)，第二输入端接收周期结束信号(Cycle_over)。第一D型触发器812受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)连接至或门810的输出端，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)。第三与门814的第一输入端连接至第一D型触发器812的数据输出端(Q)，输出端输出读取信号(Read)。

第二延迟单元818接收读取信号(Read)并延迟一第二延迟时间(Delay2)后，输出一延迟的读取信号(Read’)。第二D型触发器816受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端接收延迟的读取信号(Read’)，数据输出端(Q)可产生读取结束信号(Read_off)，而反相的读取结束信号(Read_off)传递至第三与门814的第二输入端。

第三D型触发器822受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)连接至或门810输出端，时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)。第四D型触发器824受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端连接至第三D型触发器822数据输出端(Q)，其数据输出端(Q)输出重置信号(Reset)。第五D型触发器826受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收重置信号(Reset)，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)，其数据输出端(Q)输出一准备好信号(Ready)。

图8A所示控制逻辑电路第二实施例中，该起始信号产生单元包括该第一与门，该时钟信号产生单元包括该第二与门及该第一延迟单元，该读取信号产生单元包括该或门、该第一D型触发器、该第三与门、该第二延迟单元及该第二D型触发器，该重置信号产生单元包括该第三D型触发器及该第四D型触发器，该准备好信号产生单元包括该第五D型触发器。

请参照图8B，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第二实施例的信号示意图。此范例为侦测出温度范围之后即结束测量周期。于时间点t0时，使能信号(Enable)以及起始信号(Start)由低电位变换至高电位，代表测量周期(τ)开始。

于测量周期(τ)之间，二进制计数器510根据第二时钟信号(CLK2)可由0依序开始，并相对应地产生3位的二进制选择信号B[2:0]至多工器520。因此，多工输出信号(Vmux)依序输出不同的电压信号(V0～V4)至比较器530。

于时间点t1之前，多工输出信号(Vmux)大于参考电压(Vref)，比较结果信号(Vcomp)输出低电位。而于时间点t1之时，二进制计数器510计数值为4，多工输出信号(Vmux)小于参考电压(Vref)，比较结果信号(Vcomp)由低电位改变为高电位。

于时间点t1之后的一第一延迟时间(Delay1)，读取信号(Read)由低准切换至高电位，使得二进制计数器510可据以锁存数字4。而于读取信号(Read)之后的第二延迟时间(Delay2)，读取信号(Read)恢复低电位。

于t1时间点之后的一个第二时钟信号(CLK2)周期，也就是时间点t2，控制逻辑电路550输出重置信号(Reset)至二进制计数器510。此时，起始信号(Start)由高电位变换至低电位，代表测量周期(τ)结束。

于测量周期(τ)结束后，二进制计数器510输出计数值为4的3位二进制温度信号T[2:0]。而于测量周期(τ)结束后的第一延迟时间(Delay1)后，控制逻辑电路550产生准备好信号(Ready)用以通知其他电路(图中未示出)，可以根据3位二进制温度信号T[2:0]来判断温度的范围。很明显地，二进制温度信号T[2:0]为“1，0，0”代表计数值4，并且可进一步判断温度的范围介于T3与T4。

请参照图9A，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第三实施例的组成示意图。如图9A所示，该第三实施例中，第一与门902的第一输入端接收使能信号(Enable)，第二输入端接收反相的(inversed)重置信号(Reset)，输出端输出起始信号(Start)。第二与门906的第一输入端接收起始信号(Start)，第二输入端接收第一时钟信号(CLK1)，输出端输出第二时钟信号(CLK2)。再者，第一延迟单元908接收第二时钟信号(CLK2)并延迟一第一延迟时间(Delay1)后输出一第三时钟信号(CLK3)。

或门910第一输入端接收比较结果信号(Vcomp)，第二输入端接收周期结束信号(Cycle_over)。第一D型触发器912受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)连接至或门910的输出端，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)。第三与门914的第一输入端连接至第一D型触发器912的数据输出端(Q)，输出端输出读取信号(Read)。

第二延迟单元918接收读取信号(Read)并延迟一第二延迟时间(Delay2)后输出一延迟的读取信号(Read’)。第二D型触发器916受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端接收延迟的读取信号(Read’)，数据输出端(Q)可产生读取结束信号(Read_off)，而反相的读取结束信号(Read_off)传递第三与门914的第二输入端。

第十一D型触发器920受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收周期结束信号(Cycle_over)，时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)，数据输出端(Q)输出重置信号(Reset)。第十二D型触发器924受控于使能信号(Enable)，其数据输入端(D)接收重置信号(Reset)，时钟输入端接收第三时钟信号(CLK3)，数据输出端(Q)输出一准备好信号(Ready)。

图9A所示控制逻辑电路第三实施例中，该起始信号产生单元包括该第一与门，该时钟信号产生单元包括该第二与门及一第一延迟单元，该读取信号产生单元包括该或门、一第一D型触发器、一第三与门、一第二延迟单元及一第二D型触发器，该重置信号产生单元包括该第十一D型触发器，该准备好信号产生单元包括该第十二D型触发器。

请参照图9B，其所示为本发明温度侦测装置中控制逻辑电路第三实施例信号示意图。此范例为持续不断地产生测量周期。于时间点t0时，使能信号(Enable)以及起始信号(Start)由低电位变换至高电位，代表测量周期(τ)开始。

于测量周期(τ)之间，二进制计数器510根据第二时钟信号(CLK2)可由0依序计数至7，并相对应地产生3位的二进制选择信号B[2:0]至多工器520。因此，多工输出信号(Vmux)依序输出七个电压信号(V0～V6)至比较器530。

于时间点t1之前，多工输出信号(Vmux)大于参考电压(Vref)，比较结果信号(Vcomp)输出低电位。而于时间点t1之时，二进制计数器510计数值为4，多工输出信号(Vmux)小于参考电压(Vref)，比较结果信号(Vcomp)由低电位改变为高电位。

于时间点t1之后的一第一延迟时间(Delay1)，读取信号(Read)由低电位切换至高电位，使得二进制计数器510可据以锁存数字4。而于读取信号(Read)之后的第二延迟时间(Delay2)，读取信号(Read)恢复低电位。

当二进制计数器510计算至最后一个数字(7)时，二进制计数器产生周期结束信号(Cycle_over)至控制逻辑电路550，使得控制逻辑电路550于时间点t2输出重置信号(Reset)至二进制计数器510。此时，起始信号(Start)由高电位变换至低电位，代表测量周期(τ)结束。

于测量周期(τ)结束后，二进制计数器510输出计数值为4的3位二进制温度信号T[2:0]。而于测量周期(τ)结束后的第一延迟时间(Delay1)后，控制逻辑电路550产生准备好信号(Ready)用以通知其他电路(图中未示出)，可以根据3位二进制温度信号T[2:0]来判断温度的范围。很明显地，二进制温度信号T[2:0]为“1，0，0”代表计数值4，并且可进一步判断温度的范围介于T3与T4。

再者，于时间点t2输出重置信号(Reset)之后的一个第二时钟信号周期，也就是时间点t3，重置信号(Reset)由高电位回复为低电位。在此时起始信号(Start)再次由低电位变换至高电位，代表下一个测量周期(τ)开始。因此，于时间点t4比较结果信号(Vcomp)由低电位改变为高电位，于时间点t5测量周期(τ)结束。

另外，在图8a中的测量周期(τ)可变，适用在外部数字电路可接受不同测量周期的情况。在可变周期的侦测中，重置信号(Reset)可以在Vcomp信号转换时置为高电位时产生，也可以在周期结束信号Cycle_over转换时产生。只要产生该重置信号(Reset)，二进制计数器510就会回到初始状态。

请参照图10A，其所示为本发明温度侦测装置中二进制计数器实施例的组成示意图。如图10A所示，该二进制计数器实施例中，计数第一D型触发器(D flip-flop)1002受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)接收一高电位(Hi)，时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)。计数第一加法器(Adder)1052的被加数输入端(A)连接至计数第一D型触发器1002的数据输出端(Q)。计数第二D型触发器(D flip-flop)1004受控于起始信号(Start)，其数据输入端(D)连接至该计数第一加法器1052的和数输出端(SUM)，时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)，数据输出端(Q)输出位元B0，并连接至该计数第一加法器1052的加数输入端(B)以及计数第三D型触发器(D flip-flop)1006的数据输入端(D)。计数第三D型触发器1006受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收读取信号(Read)，数据输出端(Q)连接计数第四D型触发器(D flip-flop)1008的数据输入端(D)。计数第四D型触发器1008受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收重置信号(Reset)，数据输出端(Q)输出位元T0。

计数第一加法器1052的进位数输出端(CARRY)连接至计数第二加法器(Adder)1054的被加数输入端(A)。计数第二加法器1054的和数输出端(SUM)连接至计数第五D型触发器(D flip-flop)1010的数据输入端(D)。计数第五D型触发器1010受控于起始信号(Start)，其时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)，数据输出端(Q)输出位元B1，并连接至该计数第二加法器1054的加数输入端(B)以及计数第六D型触发器(D flip-flop)1012的数据输入端(D)。计数第六D型触发器1012受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收读取信号(Read)，数据输出端(Q)连接计数第七D型触发器(D flip-flop)1014的数据输入端(D)。计数第七D型触发器1014受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收重置信号(Reset)，数据输出端(Q)输出位元T1。

计数第二加法器1054的进位数输出端(CARRY)连接至计数第三加法器(Adder)1056的被加数输入端(A)。计数第三加法器1056的和数输出端(SUM)连接至计数第八D型触发器(D flip-flop)616的数据输入端(D)。计数第八D型触发器616受控于起始信号(Start)，其时钟输入端接收第二时钟信号(CLK2)，数据输出端(Q)输出位元B2，并连接至该计数第三加法器1056的加数输入端(B)以及计数第九D型触发器(D flip-flop)1018的数据输入端(D)。计数第九D型触发器1018受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收读取信号(Read)，数据输出端(Q)连接计数第十D型触发器(D flip-flop)1020的数据输入端(D)。计数第十D型触发器1020受控于高电位(Hi)，时钟输入端接收重置信号(Reset)，数据输出端(Q)输出位元T2。

三输入与门1062根据3位的二进制选择信号B[2:0](即前述位元B2、位元B1以及位元B0组成的信号)产生该周期结束信号(Cycle_over)。该三输入与门1062的第一输入端接收位元B0，第二输入端接收位元B1以及第三输入端接收位元B2。

其中，图10A所示的二进制计数器实施例中的计数第一加法器(Adder)1052、计数第二加法器(Adder)1054以及计数第三加法器(Adder)1056均为半加器。请参考图10B所示，其为半加器的真值表。

此二进制计数器在起始信号Start＝1时，才能执行计数的动作。每当第二时钟信号CLK2为上升沿(Rising Edge)时，就作累加的动作，并同时把前一刻的值存入B[2:0]。当读取信号(Read)为上升沿(Rising Edge)时，就暂存此时的B[2:0]值，并在之后重置信号(Reset)到达之时，将此暂存之值传送到T[2:0]。当B[2:0]＝111时，传送出一个周期结束信号(Cycle_over)至至控制逻辑电路550，表示计数结束。

由上述的描述可知，本发明在一测量周期之间，利用二进制计数器依序提供二进制选择信号至多工器，使得多工器可依序将多个电压信号提供至一比较器，使得多个电压信号与一参考电压比较后，进而产生比较结果信号。当比较结果信号(Vcomp)变换电位时，即可根据此时二进制计数器提供的二进制选择信号来决定温度的范围。

再者，为了防止比较结果信号(Vcomp)不稳定，本发明更可以利用一磁滞比较器(Hysteresis comparator)来进行多工输出信号(Vmux)与参考电压(Vref)的比较，使得比较结果信号(Vcomp)更稳定。

本发明的优点在于提出一种温度侦测装置与温度侦测方法。本发明的温度侦测装置仅需要一个比较器，并且可直接输出二进制码的温度信号，不需另一编码器再次进行转换，因此，可有效地减少温度侦测装置的布局面积。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种温度侦测装置，包括：

一电流源，用以提供一绝对温度比例电流；

多个电阻，串接于该电流源与一接地端之间，进而可产生m个电压信号；

一二进制计数器，用于接收一起始信号时开始计数，进而产生一二进制选择信号，其中，该二进制选择信号具有n+1位；

一多工器，具有m个输入端，用以接收该m个电压信号，并根据该二进制选择信号输出该m个电压信号其中之一，作为一多工输出信号，其中，2ⁿ＜m＜2ⁿ⁺¹；

一比较器，用以比较该多工输出信号与一参考电压后，产生一比较结果信号；以及

一控制逻辑电路，输出该起始信号，并于该比较结果信号变换电位时，控制该二进制计数器记录该二进制选择信号作为一二进制温度信号；

其中，该参考电压不随温度改变，以及该m个电压信号为依序递增或者依序递减。

2.如权利要求1所述的温度侦测装置，其中该二进制计数器为一递增二进制计数器或一递减二进制计数器。

3.如权利要求1所述的温度侦测装置，其中于该比较结果信号变换该电位时，该控制逻辑电路输出一读取信号至该二进制计数器，用以记录该二进制选择信号；或者，于该比较结果信号变换该电位时，在该控制逻辑电路控制该二进制计数器记录该二进制选择信号之后，根据该比较结果信号产生一重置信号，进而产生一准备好信号。

4.如权利要求1所述的温度侦测装置，其中该控制逻辑电路输出该起始信号时，为一测量周期的开始，其中，该测量周期由该二进制计数器由0计数至m，输出一周期结束信号。

5.如权利要求4所述的温度侦测装置，其中该控制逻辑电路根据该周期结束信号产生一重置信号至该二进制计数器，进而产生一准备好信号。

6.如权利要求5所述的温度侦测装置，该控制逻辑电路回复该重置信号，以重新输出该起始信号，开始下一测量周期。

7.如权利要求6所述的温度侦测装置，该控制逻辑电路包括：

起始信号产生单元，接收一使能信号，并根据该使能信号及一重置信号产生该起始信号；

时钟信号产生单元，接收一第一时钟信号，并根据该第一时钟信号，以及该起始信号或使能信号，产生一第二时钟信号，并对该第二时钟信号延迟一第一延迟时间，产生一第三时钟信号；

读取信号产生单元，受控于该起始信号，接收一高电位，并接收该比较结果信号及该周期结束信号，产生一读取信号；

重置信号产生单元，受控于该使能信号，根据该周期结束信号产生该重置信号；或者根据该周期结束信号及第二时钟信号，在一高电位下产生该重置信号；或者该周期结束信号、第二时钟信号及比较结果信号，在一高电位下产生该重置信号；以及

准备好信号产生单元，受控于该使能信号，根据该第三时钟信号及重置信号产生该准备好信号。

8.如权利要求7所述的温度侦测装置，其中：

该起始信号产生单元包括一第一与门，该第一与门的第一输入端接收该使能信号，第二输入端接收反相的该重置信号，输出端输出该起始信号；

该时钟信号产生单元包括一第二与门及一第一延迟单元，其中：

该第二与门的第一输入端接收该起始信号，第二接收端接入该第一 时钟信号，输出端输出该第二时钟信号；以及

该第一延迟单元接收该第二时钟信号并延迟该第一延迟时间，产生该第三时钟信号；

该读取信号产生单元包括一或门、一第一D型触发器、一第三与门、一第二延迟单元及一第二D型触发器；其中：

该或门的第一输入端接收该比较结果信号，第二输入端接收该周期结束信号；

该第一D型触发器受控于该起始信号，数据输入端连接至该或门的输出端，时钟输入端接收该第三时钟信号；

该第三与门的第一输入端连接至该第一D型触发器的数据输出端，输出端输出该读取信号；

该第二延迟单元接收该读取信号并延迟一第二延迟时间，产生一延迟的读取信号；以及

该第二D型触发器受控于该起始信号，数据输入端接收该高电位，时钟输入端接收该延迟的读取信号，数据输出端产生的信号反相后传递给该第三与门的第二输入端；

该重置信号产生单元包括一第三D型触发器及一第四D型触发器，其中：

该第三D型触发器受控于该使能信号，数据输入端接入该周期结束信号或者连接至该或门的输出端，时钟输入端接收该第二时钟信号；以及

该第四D型触发器受控于该使能信号，数据输入端接收该高电位，时钟输入端连接至该第三D型触发器的数据输出端，数据输出端输出该重置信号；

该准备好信号产生单元包括一第五D型触发器，受控于该使能信号，数据输入端连接至该第三D型触发器的数据输出端或者接入该重置信号，时钟输入端接收该第三时钟信号，数据输出端输出该准备好信号。 

9.如权利要求7所述的温度侦测装置，其中：

该起始信号产生单元包括一第一与门，该第一与门的第一输入端接收该使能信号，第二输入端接收反相的该重置信号，输出端输出该起始信号；

该时钟信号产生单元包括一第二与门及一第一延迟单元，其中：

该第二与门的第一输入端接收该使能信号，第二接收端接入该第一时钟信号，输出端输出该第二时钟信号；以及

该第一延迟单元接收该第二时钟信号并延迟该第一延迟时间，产生该第三时钟信号；

该读取信号产生单元包括一或门、一第一D型触发器、一第三与门、一第二延迟单元及一第二D型触发器；其中：

该或门的第一输入端接收该比较结果信号，第二输入端接收该周期结束信号；

该第一D型触发器受控于该起始信号，数据输入端连接至该或门的输出端，时钟输入端接收该第三时钟信号；

该第三与门的第一输入端连接至该第一D型触发器的数据输出端，输出端输出该读取信号；

该第二延迟单元接收该读取信号并延迟一第二延迟时间，产生一延迟后的读取信号；以及

该第二D型触发器受控于该起始信号，数据输入端接收该高电位，时钟输入端接收该延迟的读取信号，数据输出端产生的信号反相后传递给该第三与门的第二输入端；

该重置信号产生单元包括一第十一D型触发器，受控于该使能信号，数据输入端接收该周期结束信号，时钟输入端接收该第二时钟信号，数据输出端输出该重置信号；

该准备好信号产生单元包括一第十二D型触发器，受控于该使能信号，数据输入端接入该重置信号，时钟输入端接收该第三时钟信号，数据输出端输出该准备好信号。 

10.如权利要求8或9所述的温度侦测装置，其中：

该第一延迟时间与第二延迟时间的总和小于该第二时钟信号的一个周期。

11.一种温度侦测方法，包括下列步骤：

提供一绝对温度比例电流并流过串接的多个电阻，用以产生依序递增或者依序递减的m个电压信号；

于一测量周期之间，依序将该m个电压信号与不随温度改变的一参考电压输入一比较器并产生一比较结果信号；以及

当该m个电压信号中的第a个电压信号输入该比较器使得该比较结果信号由一第一电位改变为一第二电位时，根据a获得一温度范围；

其中，该m个电压信号中的前a-1个电压信号输入该比较器，该比较结果信号皆为该第一电位。

12.如权利要求11所述的温度侦测方法，其中，利用一多工器接收该m个电压信号，以及一二进制计数器产生的一二进制选择信号控制该多工器，达成依序将该m个电压信号输入该比较器。

13.如权利要求12所述的温度侦测方法，其中，该二进制计数器为一递增二进制计数器或者一递减二进制计数器；该二进制选择信号具有n+1位，且2ⁿ＜m＜2ⁿ⁺¹。

14.如权利要求13所述的温度侦测方法，其中a为n+1位所表示的一二进制温度信号对应的计数值。 

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