CN110068401A - 温度感测设备和温度-电压转换器 - Google Patents

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Abstract

温度感测设备包括：温度‑电压转换器，输出具有不随温度变化的零温度系数的第一电压以及具有与温度成反比变化的负温度系数的第二电压；多路复用器，根据转变信号交替地输出第一电压和第二电压；和温度传感器，交替地接收第一电压和第二电压，并根据第一电压和第二电压的比率来感测温度。

Description

温度感测设备和温度-电压转换器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2018-0008820的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
这里描述的本公开的实施例涉及电子设备，更具体地，涉及温度感测设备。
背景技术
随着半导体制造技术的发展，半导体器件的集成度正在提高。随着半导体器件的集成，半导体器件工作期间产生的热量可能使半导体器件的性能降低或半导体器件损坏。
为了防止热量，正在开发一种感测半导体器件的热量并调节半导体器件的可用率的方法。需要感测温度的温度感测设备来感测半导体器件的热量。温度感测设备可以通过使用各种设备来实现。例如，温度感测设备可以通过使用晶体管来实现，因为晶体管的操作特性随温度而变化。
随着半导体器件的小型化和集成以及需要低功率设计，半导体器件的电源电压正在降低。传统的温度感测设备不适合低功率。因此，传统的温度感测设备适用于使用高电源电压的系统或适用于在使用低电源电压时另外使用高电源电压用于温度感测设备的系统。
发明内容
本公开的实施例提供了一种温度感测设备，其通过在使用低电源电压的系统中使用低电源电压来感测温度。
根据示例性实施例，温度感测设备包括：温度-电压转换器，输出具有不随温度变化的零温度系数的第一电压以及具有与温度成反比变化的负温度系数的第二电压；多路复用器，根据转变信号交替地输出第一电压和第二电压；和温度传感器，交替地接收第一电压和第二电压，并根据第一电压和第二电压的比率来感测温度。
根据示例性实施例，温度-电压转换器包括：(1)电阻器，接收具有第一电流量的第一电流，并通过使用第一电流产生参考电压；(2)晶体管，接收具有第一电流量的第二电流，并通过使用第二电流产生第一电压；(3)放大器，比较第一电压和参考电压，并根据比较结果输出用于调节第一电流量和第二电流量的控制电压；(4)电压跟随器晶体管，接收具有第二电流量的第三电流，从第三电流漏掉具有第一电流量的第五电流，并通过使用第五电流产生第一电压；(5)第一电压晶体管和第四电压晶体管，接收具有第一电流量的第四电流；以及(6)第二电压晶体管和第三电压晶体管，接收通过从第三电流中减去第五电流获得的第六电流。第一电压晶体管将第四电流的第一电流量镜像到第二电压晶体管，第三电压晶体管将电压跟随器晶体管的第一电压镜像到第四电压晶体管，并且第一电压作为零温度系数电压输出，第一电压晶体管的栅极电压作为负温度系数电压输出。
根据示例性实施例，温度感测设备包括：温度-电压转换器，输出具有不随温度变化的零温度系数的第一电压以及具有与温度成反比变化的负温度系数的第二电压；电压-时间转换器，分别将第一电压和第二电压转换为第一时间信息和第二时间信息；时间-数字转换器，分别将第一时间信息和第二时间信息转换为第一数字时间信息和第二数字时间信息；和数字处理器，根据第一数字时间信息和第二数字时间信息的比率计算温度。
根据示例性实施例，温度感测设备包括：温度-电压转换器和温度传感器。温度-电压转换器产生具有不随温度-电压转换器的温度变化的第一温度系数的第一电压以及具有与温度-电压转换器的温度成比例地变化的第二温度系数的第二电压。温度传感器根据第一电压和第二电压确定温度-电压转换器的温度。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本公开的上述和其他目的和特征将变得显而易见。
图1是示出根据本公开的实施例的温度感测设备的框图。
图2示出了温度系数的示例。
图3是示出根据本公开的实施例的温度感测设备的操作方法的流程图。
图4示出了温度-电压转换器的示例。
图5示出了根据本公开实施例的电压-时间转换器。
图6示出了电压-时间转换器在第一阶段中操作的示例。
图7示出了电压-时间转换器在第二阶段中操作的示例。
图8示出了图5到7的电压-时间转换器的电压变化。
图9示出了根据本公开的实施例的时间-数字转换器。
图10示出了图9的时间-数字转换器操作的示例。
图11示出了图1的温度感测设备操作的示例。
图12示出了第一电压、第二电压和数字温度的误差的示例。
图13示出了根据本公开的应用示例的时间-数字转换器。
图14示出了图13的时间-数字转换器操作的示例。
图15示出了其中图1的温度感测设备操作的应用示例。
图16是示出根据本公开的应用示例的温度感测设备的框图。
具体实施方式
下面，可以详细并且以清楚地达到本领域普通技术人员容易实现本公开的程度描述本公开的实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的温度感测设备100的框图。参考图1，温度感测设备100可以感测环境温度以输出数字温度D_TEMP。温度感测设备100包括温度-电压转换器110、多路复用器120和温度传感器130。
温度-电压转换器110可以输出第一电压V1和第二电压V2。第一电压V1可以具有零温度系数ZTC。第二电压V2可以具有负温度系数NTC。第一电压V1和第二电压V2可以统称为“温度系数电压VTC”。温度系数在图2中举例说明。
图2示出了施加到特定晶体管的电压“V”与当施加电压“V”时流到特定晶体管的电流“I”之间的关系。在图2中，横轴表示特定晶体管的电压“V”，纵轴表示电流“I”。例如，横轴表示特定晶体管的栅极电压和源极电压之间的差。
第一线L1示出了在低温下电压“V”与电流“I”之间的关系。第二线L2表示在中间温度下电压“V”和电流“I”之间的关系。第三线L3表示在高温下电压“V”和电流“I”之间的关系。第一至第三线L1至L3可以在一点处相交。
如果对应于交叉点的电压“V”施加到特定晶体管，则流过特定晶体管的电流“I”的量可以保持在第一电流量IA1，并且可以不随温度变化。因此，具有零温度系数ZTC的零温度系数电压VZTC和具有零温度系数电压ZTC的零温度系数电流IZTC可以存在于第一至第三线L1至L3的交叉点处。
在低于零温度系数电压VZTC的电压范围中，当给定电压“V”施加到特定晶体管时，流到特定晶体管的电流“I”(或电流量)随着温度升高而增加。因此，为了保持电流量，如箭头所示，施加到特定晶体管的电压“V”必须随着温度的升高而降低。因此，低于零温度系数电压VZTC的电压可以是具有负温度系数NTC的负温度系数电压VNTC。
在高于零温度系数电压VZTC的电压范围中，当给定电压“V”施加到特定晶体管时，流到特定晶体管的电流“I”(或电流量)随着温度升高而减小。因此，为了保持电流量，如箭头所示，施加到特定晶体管的电压“V”必须随着温度的升高而增加。因此，高于零温度系数电压VZTC的电压可以是具有正温度系数PTC的正温度系数电压VPTC。
返回图1，温度-电压转换器110产生低于第一电压V1的第一电压V1和第二电压V2。如果温度-电压转换器110的输出电压(例如，V1和V2)的范围减小，则温度-电压转换器110的内部组件可以被配置为使用较低的电源电压来操作。
多路复用器120可以从温度-电压转换器110接收第一电压V1和第二电压V2。多路复用器120可以响应于转变信号S_TRAN而交替地输出第一电压V1和第二电压V2。
例如，当转变信号S_TRAN具有第一电平(例如，低电平)时，多路复用器120可以输出第一电压V1。当转变信号S_TRAN具有第二电平(例如，高电平)时，多路复用器120可以输出第二电压V2。
温度传感器130可以从多路复用器120接收温度系数电压VTC，并且可以通过使用温度系数电压VTC来感测温度。例如，温度传感器130可以交替地接收第一电压V1和第二电压V2作为温度系数电压VTC。
温度传感器130可以根据第一电压V1和第二电压V2的比率来感测温度。温度传感器130可以将感测的温度输出为数字温度D_TEMP。温度传感器130包括电压-时间转换器140、时间-数字转换器150和数字处理器160。
电压-时间转换器140可以从多路复用器120接收温度系数电压VTC。例如，电压-时间转换器140可以从多路复用器120接收第一电压V1和第二电压V2中的一个。电压-时间转换器140可以将温度系数电压VTC转换为时间信息T_VTC。
例如，当多路复用器120输出第一电压V1作为温度系数电压VTC时，电压-时间转换器140可以将第一电压V1转换为第一时间信息T_VTC1。当多路复用器120输出第二电压V2作为温度系数电压VTC时，电压-时间转换器140可以将第二电压V2转换为第二时间信息T_VTC2。
时间-数字转换器150可以接收时钟信号CLK并且可以从电压-时间转换器140接收时间信息T_VTC。时间-数字转换器150可以通过使用时钟信号CLK将时间信息T_VTC转换为数字时间信息D_TDC。
例如，当多路复用器120输出第一电压V1作为温度系数电压VTC时，时间-数字转换器150可以将第一时间信息T_VTC1转换为第一数字时间信息D_TDC1。当多路复用器120输出第二电压V2作为温度系数电压VTC时，时间-数字转换器150可以将第二时间信息T_VTC2转换为第二数字时间信息D_TDC2。
数字处理器160可以接收时钟信号CLK并且可以从时间-数字转换器150接收数字时间信息D_TDC。数字处理器160可以通过使用数字时间信息D_TDC来计算数字温度D_TEMP。
例如，当多路复用器120输出第一电压V1作为温度系数电压VTC时，数字处理器160可以从时间-数字转换器150接收第一数字时间信息D_TDC1。当多路复用器120输出第二电压时V2作为温度系数电压VTC，数字处理器160可以接收第二数字时间信息D_TDC2。
数字处理器160可以计算第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2的比率，并且可以输出计算结果作为数字温度D_TEMP。数字处理器160可以响应于时钟信号CLK调整转变信号S_TRAN的电平。
数字处理器160可以向温度-电压转换器110提供调整信号S_TRIM。调整信号S_TRIM可以是用于调整温度-电压转换器110的内部电阻器的电阻值的信号。调整信号S_TRIM可以包括两个或更多个比特。
例如，数字处理器160可以包括存储调整代码的存储器。数字处理器160可以根据存储在存储器中的调整代码生成调整信号S_TRIM。在制造温度感测设备100时，调整代码可以存储在存储器中。存储器可以包括非易失性存储器。
传统的温度感测设备通过使用模数转换器来计算温度。模数转换器需要高电源电压，因此，传统的温度感测设备需要高电源电压。
本公开的温度感测设备100的温度传感器130通过电压-时间转换和时间-数字转换来计算数字温度D_TEMP，而不使用模数转换器。因此，与使用模数转换器的温度感测设备相比，温度感测设备100可以通过使用较低的电源电压来计算数字温度D_TEMP。
图3是示出根据本公开的实施例的温度感测设备100的操作方法的流程图。参照图1和图3，在操作S110中，温度-电压转换器110可以产生具有零温度系数ZTC的第一电压V1和具有负温度系数NTC的第二电压V2。
当多路复用器120输出第一电压V1时，在操作S120中，电压-时间转换器140可以将第一电压V1转换为第一时间信息T_VTC1。在操作S130中，时间-数字转换器150可以将第一时间信息T_VTC1转换为第一数字时间信息D_TDC1。
当多路复用器120输出第二电压V2时，在操作S140中，电压-时间转换器140可以将第二电压V2转换为第二时间信息T_VTC2。在操作S150中，时间-数字转换器150可以将第二时间信息T_VTC2转换为第二数字时间信息D_TDC2。
在获得第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2之后，在操作S160中，数字处理器160可以基于第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2来计算数字温度D_TEMP。数字处理器160可以根据第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2的比率来计算数字温度D_TEMP。
图4示出了温度-电压转换器110的示例。参照图1和图4，温度-电压转换器110包括电流源111、地节点112、参考电压产生块113、第一电压产生块114、电压跟随器块115和第二电压产生块116。
电流源111被配置为在控制电压VCT的控制下输出电流。例如，电流源111可以输出具有第一电流量IA1的第一电流I1、具有第一电流量IA1的第二电流I2、具有第二电流量IA2的第三电流I3、以及具有第一电流量IA2的第四电流I4。
电流源111包括由控制电压VCT控制的第一至第四源晶体管STR1至STR4。第一至第四源晶体管STR1至STR4可以是PMOS晶体管。第一源晶体管STR1可以具有与供应电源电压VDD的电源节点连接的第一端、连接到参考电压产生块113的第二端、以及由控制电压VCT控制的栅极。
第二源晶体管STR2可以具有与供应电源电压VDD的电源节点连接的第一端、连接到第一电压发生块114的第二端、以及由控制电压VCT控制的栅极。第三源晶体管STR3可以具有与供应电源电压VDD的电源节点连接的第一端、连接到电压跟随器块115和第二电压发生块116的第二端、以及由控制电压VCT控制的栅极。
第四源晶体管STR4可以具有与供应电源电压VDD的电源节点连接的第一端、连接到第二电压发生块116的第二端、以及由控制电压VCT控制的栅极。
第一、第二和第四源晶体管STR1、STR2和STR4可以具有相同的尺寸。第一、第二和第四源晶体管STR1、STR2和STR4可以提供第一、第二和第四电流I1、I2和I4，每个电流具有第一电流量IA1，这取决于控制电压VCT。
第三源晶体管STR3的尺寸可以大于第一、第二和第四源晶体管STR1、STR2和STR4中的每一个的尺寸。例如，第三源晶体管STR3的宽度可以是第一、第二和第四源晶体管STR1、STR2和STR4中的每一个的宽度的两倍。第三源晶体管STR3可以提供具有大于第一电流量IA1的第二电流量IA2的第三电流I3。例如，第二电流量IA2可以是第一电流量IA1的两倍。
地节点112可以包括用于提供地电压VSS的一个或多个节点。地节点112可以将地电压VSS提供给参考电压产生块113、第一电压产生块114、电压跟随器块115和第二电压产生块116。
参考电压产生块113可以包括电阻器“R”。电阻器“R”连接在电流源111和地节点112之间。电阻器“R”可以从第一源晶体管STR1接收第一电流I1。电阻器“R”可以是可变电阻器，其电阻值由调整信号S_TRIM调节。例如，可以调节电阻器“R”的电阻值，使得参考电压VR通过第一电流I1和电阻器“R”的电阻值而具有零温度系数电压VZTC。
第一电压产生块114可以包括晶体管TR和放大器AMP。晶体管TR可以包括与电流源111的第二源晶体管STR2的第二端连接的第一端、与地节点112连接的第二端、以及与晶体管TR的第一端连接的栅极。
放大器AMP可以包括施加晶体管TR的第一端的电压的正输入和施加参考电压VR的负输入。放大器AMP的输出可以输出到第一到第四源晶体管STR1到STR4的栅极作为控制电压VCT。
晶体管TR的第一端可以对应于第一电压节点NV1。第一电压节点NV1的第一电压V1可以输出到多路复用器120。参考节点NR和第一电压节点NV1可以被放大器AMP虚拟地短路。
因此，第一电压V1可以与参考电压VR相同，并且可以具有零温度系数ZTC。如果第一电压V1具有零温度系数ZTC，则第一电流量IA1或第二电流量IA2可以具有不随温度变化的零温度系数ZTC。
电压跟随器块115可以包括电压跟随器晶体管VFTR。电压跟随器晶体管VFTR具有与电流源111连接的第一端、与地节点112连接的第二端、以及与电压跟随器晶体管VFTR的第一端连接的栅极。电压跟随器晶体管VFTR可以具有与第一电压产生块114的晶体管TR相同的尺寸，例如，相同的栅极宽度和相同的长度。
电压跟随器晶体管VFTR具有与晶体管TR相同的尺寸并且具有与晶体管TR相同的连接结构。因此，与晶体管TR类似，具有第一电流量IA1的第五电流I5可以在电压跟随器晶体管VFTR中流动。也就是说，电压跟随器晶体管VFTR可以从具有第二电流量IA2的第三电流I3漏掉具有第一电流量IA1的第五电流I5。
类似于具有第一电流量IA1的第二电流I2流入晶体管TR的事件，具有第一电流量IA1的第五电流I5流入电压跟随器晶体管VFTR。因此，跟随节点NF的跟随电压VF与第一电压节点NV1的第一电压V1相同。也就是说，电压跟随器块115可以从第三电流I3漏掉具有第一电流量IA1的第五电流I5，并且可以将第一电压V1提供给第二电压产生块116。
第二电压产生块116包括第一至第四电压晶体管VTR1至VTR4。第一电压晶体管VTR1具有与第四电压晶体管VTR4的第二端连接的第一端、与地节点112连接的第二端、与第一电压晶体管VTR1的第一端连接的栅极。
第二电压晶体管VTR2具有与第三电压晶体管VTR3的第二端连接的第一端、与地节点112连接的第二端、与第一电压晶体管VTR1的第一端连接的栅极。第三电压晶体管VTR3具有与电流源111的第三源晶体管STR3的第二端连接的第一端、与第二电压晶体管VTR2的第一端连接的第二端、与第三电压晶体管VTR3的第二端连接的栅极。
第四电压晶体管VTR4具有与电流源111的第四源晶体管STR4的第二端连接的第一端、与第一电压晶体管VTR1的第一端连接的第二端、与第三电压晶体管VTR3的栅极连接的栅极。第四电流I4可以流过第一和第四电压晶体管VTR1和VTR4。
通过从第三电流I3减去第五电流I5而获得的第六电流I6可以流过第二和第三电压晶体管VTR2和VTR3。例如，第六电流I6可以具有第一电流量IA1。
第一和第二电压晶体管VTR1和VTR2可以具有相同的尺寸，例如，相同的栅极宽度和相同的栅极长度。第一电压晶体管VTR1可以将第四电流I4镜像到第二电压晶体管VTR2。也就是说，第一电压晶体管VTR1可以控制第二电压晶体管VTR2，使得具有第一电流量IA1的电流流过第二和第三电压晶体管VTR2和VTR3。
第一电压晶体管VTR1的第一端可以对应于第二电压节点NV2。第二电压节点NV2的第二电压V2可以输出到多路复用器120。为了允许第二电压V2低于第一电压V1，第一和第二电压晶体管VTR1的尺寸(例如，栅极宽度)。VTR2和VTR2可以设计成大于晶体管TR的尺寸(例如，栅极宽度)。
电压跟随器块115的第一电压可以被提供给第三电压晶体管VTR3的第一端。第三电压晶体管VTR3可以将第一电压V1镜像到第四电压晶体管VTR4。第四电压晶体管VTR4的第一端的电压可以与第三电压晶体管VTR3的第一端的电压相同。也就是说，第四电压晶体管VTR4的第一端的电压可以是第一电压V1。
如果第四电压晶体管VTR4的第一端的电压是第一电压V1，则由于第四电压晶体管VTR4的电压降，第二电压节点NV2的第二电压V2可以低于第一电压V1。也就是说，第二电压V2低于第一电压V1并且具有负温度系数。
由于第一电压V1具有零温度系数ZTC，所以如果温度变化，则第二电压V2的电平可以随负温度系数NTC而变化。也就是说，第二电压V2的变化可以指示温度的变化。
参见图2和4，可以调节电阻器“R”的电阻值以允许第一电流量IA1对应于零温度系数电流IZTC的量或允许第一电压V1对应于零温度系数电压VZTC。例如，可以在测量第一电流量IA1或第一电压V1的同时调节电阻器“R”的电阻值。因此，第一电压V1可以具有零温度系数ZTC。调节第二电压V2以低于第一电压V1。因此，第二电压V2可以具有负温度系数NTC。
如图4所示，通过使用电源电压VDD和地电压VSS产生第一电压V1和第二电压V2。高于电源电压VDD的任何其他电压不用于产生第一电压V1和第二电压V2。因此，温度-电压转换器110可以被实现为在电源电压VDD低(例如，1.2V或更低)的环境中操作。
图5示出了根据本公开的实施例的电压-时间转换器140。参考图2和5，电压-时间转换器140可以从温度系数电压VTC产生时间信息T_VTC和反相时间信息/T_VTC。时间信息T_VTC可以包括第一和第二时间信息T_VTC1和T_VTC2，并且反相时间信息/T_VTC可以包括第一和第二反相时间信息/T_VTC1和/T_VTC2。
例如，当多路复用器120输出第一电压V1时，电压-时间转换器140可以产生第一时间信息T_VTC1和第一反相时间信息/T_VTC1，其具有对应于第一电压V1的电平的时段(例如，半时段)。当多路复用器120输出第二电压V2时，电压-时间转换器140可以产生第二时间信息T_VTC2和第二反相时间信息/T_VTC2，其具有对应于第二电压V2的电平的时段。
电压-时间转换器140包括第一电压产生块131、第二电压产生块132、第一比较块133、第二比较块134和锁存器135。第一电压产生块131被配置为从时间信息T_VTC产生第一比较电压VC1。
例如，当时间信息T_VTC处于高电平时，第一电压生成块131可以将第一比较电压VC1维持在低电平。当时间信息T_VTC处于低电平时，第一电压产生块131可以从低电平连续地增加第一比较电压VC1。
第一电压产生块131包括第一比较电容器131_1、第一比较晶体管131_2和第一比较电流源131_3。第一比较电容器131_1连接在第一比较节点NC1和提供接地电压VSS的地节点之间。第一比较晶体管131_2可以与第一比较电容器131_1并联连接在第一比较节点NC1和地节点之间。第一比较晶体管131_2的栅极可以接收时间信息T_VTC。
第一比较电流源131_3连接在提供有电源电压VDD的电源节点和第一比较节点NC1之间。第一电压产生块131可以输出第一比较节点NC1的电压作为第一比较电压VC1。
第二电压产生块132被配置为从反相时间信息/T_VTC产生第二比较电压VC2。例如，当反相时间信息T_VTC处于高电平时，第二电压生成块132可以将第二比较电压VC2维持在低电平。当反相时间信息/T_VTC处于低电平时，第二电压生成块132可以将第二比较电压VC2从低电平连续增加。
第二电压产生块132包括第二比较电容器132_1、第二比较晶体管132_2和第二比较电流源132_3。第二比较电容器132_1连接在第二比较节点NC2和地节点之间。第二比较晶体管132_2可以与第二比较电容器132_1并联连接在第二比较节点NC2和地节点之间。第二比较晶体管132_2的栅极可以接收反相时间信息/T_VTC。
第二比较电流源132_3连接在提供有电源电压VDD的电源节点和第二比较节点NC2之间。第二电压产生块132可以输出第二比较节点NC2的电压作为第二比较电压VC2。
第一比较块133可以响应于时间信息T_VTC和反相时间信息/T_VTC来比较第一比较电压VC1和温度系数电压VTC。作为比较的结果，第一比较块133可以输出第一输出电压VO1。
例如，当时间信息T_VTC处于高电平并且反相时间信息/T_VTC处于低电平时，第一比较块133可以存储温度系数电压VTC。当时间信息T_VTC处于低电平并且反相时间信息/T_VTC处于高电平时，第一比较块133可以比较第一比较电压VC1和温度系数电压VTC。
如果第一比较电压VC1增加并且达到温度系数电压VTC，则第一比较块133可以使第一输出电压VO1从高电平转变为低电平。第一比较块133包括第一比较多路复用器133_1、第三比较电容器133_2、第一比较反相器133_3和第一比较开关133_4。第一比较多路复用器133_1可以接收温度系数电压VTC和第一比较电压VC1。
当反相时间信息/T_VTC处于低电平时，第一比较多路复用器133_1可以输出温度系数电压VTC。当反相时间信息/T_VTC处于高电平时，第一比较多路复用器133_1可以输出第一比较电压VC1。第三比较电容器133_2连接在第一比较多路复用器133_1和第一比较反相器133_3之间。
第一比较反相器133_3连接在输出第一输出电压VO1的第一输出节点NO1和第三比较电容器133_2之间。第一比较开关133_4可以与第一比较反相器133_3并联连接在第三比较电容器133_2和第一输出节点NO1之间。
第一比较开关133_4响应于时间信息T_VTC而操作。当时间信息T_VTC处于高电平时，第一比较开关133_4可以被短路。当时间信息T_VTC处于高电平时，可以打开第一比较开关133_4。
第二比较块134可以响应于时间信息T_VTC和反相时间信息/T_VTC来比较第二比较电压VC2和温度系数电压VTC。作为比较的结果，第二比较块134可以输出第二输出电压VO2。
例如，当时间信息T_VTC处于低电平并且反相时间信息/T_VTC处于高电平时，第二比较块134可以存储温度系数电压VTC。当时间信息T_VTC处于高电平并且反相时间信息/T_VTC处于低电平时，第二比较块134可以比较第二比较电压VC2和温度系数电压VTC。
如果第二比较电压VC2增加并且达到温度系数电压VTC，则第二比较块134可以使第二输出电压VO2从高电平转变为低电平。也就是说，第二输出电压VO2可以是具有与温度系数电压VTC的电平相对应的时段的脉冲信号。
第二比较块134包括第二比较多路复用器134_1、第四比较电容器134_2、第二比较反相器134_3和第二比较开关134_4。第二比较多路复用器134_1可以接收温度系数电压VTC和第二比较电压VC2。
当时间信息T_VTC处于低电平时，第二比较多路复用器134_1可以存储温度系数电压VTC。当时间信息T_VTC处于高电平时，第二比较多路复用器134_1可以输出第二比较电压VC2。第四比较电容器134_2连接在第二比较多路复用器134_1和第二比较反相器134_3之间。
第二比较反相器134_3连接在输出第二输出电压VO2的第二输出节点NO2和第四比较电容器134_2之间。第二比较开关134_4可以与第二比较反相器134_3并联连接在第四比较电容器134_2和第二输出节点NO2之间。
第二比较开关134_4响应于反相时间信息/T_VTC而操作。当反相时间信息/T_VTC处于高电平时，第二比较开关134_4可以被短路。当反相时间信息/T_VTC处于低电平时，可以打开第二比较开关134_4。
锁存器135可以是复位锁存器，其接收作为置位信号的第一输出电压VO1和作为复位信号的第二输出电压VO2。锁存器135包括第一与非门135_1和第二与非门135_2。第一与非门135_1可以接收第一输出电压VO1和反相时间信息/T_VTC，并且可以输出时间信息T_VTC。第二与非门135_2可以接收第二输出电压VO2和时间信息T_VTC，并且可以输出反相时间信息/T_VTC。
图6示出了电压-时间转换器140在第一阶段中操作的示例。例如，当时间信息T_VTC从低电平转变为高电平并且反相时间信息/T_VTC从高电平转变为低电平时，电压-时间转换器140可以进入第一阶段。
在第一电压产生块131中，第一比较晶体管131_2可以响应于时间信息T_VTC而导通。因此，如第二箭头A2所示，第一比较电压VC1可以保持在地电压。第一比较块133的第一比较多路复用器133_1可以响应于由第一箭头A1标记的反相时间信息/T_VTC输出温度系数电压VTC。在这种情况下，温度系数电压VTC可以在第三比较电容器133_2中充电。
第一比较块133的第一比较开关133_4可以响应于时间信息T_VTC而短路。第一比较反相器133_3的输入和输出(例如，NO1)的电压可以等于第一比较反相器133_3的逻辑阈值。例如，第一比较反相器133_3的逻辑阈值可以对应于允许第一比较反相器133_3输出低电平的输入电压和允许第一比较反相器133_3输出高水平的输入电压之间的中间电压。
例如，当第一比较反相器133_3的输入低于逻辑阈值时，第一比较反相器133_3输出高电平。当第一比较反相器133_3的输入高于逻辑阈值时，第一比较反相器133_3可以输出低电平。
图7示出了电压-时间转换器140在第二阶段中操作的示例。例如，随着时间信息T_VTC从高电平转变为低电平并且反相时间信息/T_VTC从低电平转变为高电平，电压-时间转换器140可以进入第二阶段。
在第二阶段中，响应于时间信息T_VTC，可以关断第一电压发生块131的第一比较晶体管131_2。因此，如第五箭头A5所示，通过第一比较电流源131_3在第一比较电容器131_1中对电压充电。也就是说，第一比较电压VC1从地电压VSS连续增加。
第一比较块133的第一比较多路复用器133_1可以响应于由第六箭头A6标记的反相时间信息/T_VTC输出第一比较电压VC1。当反相时间信息/T_VTC从低电平转变为高电平时，第一比较电压VC1是地电压VSS。因此，第一比较多路复用器133_1将来自作为正电压的温度系数电压VTC的输出电压转换为地电压VSS。
随着第一比较多路复用器133_1的输出电压从温度系数电压VTC变为地电压VSS，第一比较反相器133_3可以输出高电平。在反相时间信息/T_VTC转变为高电平之后，第一比较电压VC1从地电压VSS连续增加。
如果第一比较电压VC1增加并且是温度系数电压VTC或更高，则将逻辑阈值或更高的电压提供给第一比较反相器133_3。因此，第一比较反相器133_3可以输出低电平的第一输出电压VO1，因此，锁存器135被置位。
参见图6和7，第二电压产生块132和第二比较块134操作以类似于第一电压产生块131和第一比较块133。例如，在第一阶段中，第二电压产生块132可以连续地如第三箭头A3所示，将第二比较电压VC2从地电压VSS增加。
在第一阶段中，如第四箭头A4所标记，第二比较块134可以比较第二比较电压VC2和温度系数电压VTC。如果第二比较电压VC2不低于温度系数电压VTC，则第二比较块134可以将第二输出电压VO2调节为低电平，因此，可以重置锁存器135。
在第二阶段中，如第八箭头A8所标记的，第二电压产生块132可以将第二比较电压VC2维持在地电压VSS。第二比较块134可以对第四比较电容器134_2中的温度系数电压VTC充电，如第七箭头A7所标记。
图8示出了图5至图7的电压-时间转换器140的电压变化。参照图5至图8，在第一时间T1，时间信息T_VTC可以从低电平转变为高电平，并且反相时间信息/T_VTC可以从高电平转变为低电平。也就是说，在第一时间T1，电压-时间转换器140可以进入第一阶段。
第一电压产生块131可以将第一比较电压VC1维持在地电压VSS。第二比较块133可以对第三比较电容器133_2中的温度系数电压VTC充电。第一输出电压VO1可以保持在第一比较反相器133_3的逻辑阈值LTH。
第二电压产生块132可以从地电压VSS连续增加第二比较电压VC2。在第二比较电压VC2低于温度系数电压VTC的情况下，第二比较反相器134_3可以将第二输出电压VO2保持在高电平。
如果第二比较电压VC2达到温度系数电压VTC，则第二比较反相器134_3可以使第二输出电压VO2转变为低电平。随着第二输出电压VO2转变为低电平，锁存器135被复位。时间信息T_VTC可以从高电平转变为低电平，并且反相时间信息/T_VTC可以从低电平转变为高电平。也就是说，电压-时间转换器140可以进入第二阶段。
在第二阶段中，第二电压产生块132可以将第二比较电压VC2维持在地电压VSS。第二比较块134可以对第四比较电容器134_2中的温度系数电压VTC充电。第二输出电压VO2可以保持在第二比较反相器134_3的逻辑阈值LTH。
第一电压产生块131可以从地电压VSS连续地增加第一比较电压VC1。在第一比较电压VC1低于温度系数电压VTC的情况下，第一比较反相器133_3可以将第一输出电压VO1维持在高电平。
如果第一比较电压VC1达到温度系数电压VTC，则第一比较反相器133_3可以使第一输出电压VO1转变为低电平。当第一输出电压VO1转变为低电平时，锁存器135被置位。时间信息T_VTC可以从低电平转变为高电平，并且反相时间信息/T_VTC可以从高电平转变为低电平。也就是说，电压-时间转换器140可以进入第一阶段。
在从第一时间T1到第五时间T5的时段期间，可以通过温度系数电压VTC和第一比较电压VC1的比较及温度系数电压VTC和第二比较电压VC2的较来时段性地设置和重置锁存器135。时间信息T_VTC可以具有与第一比较电压VC达到温度系数电压VTC的时间相对应的时段的一半。也就是说，时间信息T_VTC可以具有与温度系数电压VTC相关联的时段。
当多路复用器120输出第一电压V1作为温度系数电压VTC时，第一时间信息T_VTC1可以具有第一时段。当多路复用器120输出第二电压V2作为温度系数电压VTC时，第二时间信息T_VTC2可以具有比第一时段短的第二时段。也就是说，电压-时间转换器140可以将电压转换为时间(例如，时段)。
图9示出了根据本公开实施例的时间-数字转换器150a。参考图1和9，时间-数字转换器150a包括计数器151和触发器152。计数器151可以接收时钟信号CLK和时间信息T_VTC。
时间信息T_VTC可以被提供作为计数器151的使能信号EN。当时间信息T_VTC被激活(例如，在高电平)时，计数器151可以响应于时钟信号CLK增加计数CNT。
触发器152可以接收计数CNT和时间信息T_VTC。计数CNT可以应用于触发器152的输入“D”。当时间信息T_VTC被去激活时，例如，当时间信息T_VTC从高电平转变为低电平时，触发器152可以通过其输出“Q”输出计数CNT作为数字时间信息D_TDC。
图10示出了图9时间-数字转换器150a运行的操作。参见图9和10，时钟信号CLK可以在高电平和低电平之间摆动(例如，可以时段性地具有从低到高的转变和从高到低的转变)。当时间信息T_VTC处于高电平时，计数器151可以响应于时钟信号CLK增加计数CNT。
例如，如果时间信息T_VTC在时钟信号CLK的两个时段期间处于高电平，则计数器151可以将计数CNT增加两次。当时间信息T_VTC转变为低电平时，触发器152可以输出计数CNT作为数字时间信息D_TDC。计数器151可以初始化计数CNT。
图11示出了图1的温度感测设备100操作的示例。参见图1和11，数字处理器160可以交替地将转变信号S_TRAN调整为低电平和高电平。例如，数字处理器160可以在从时间-数字转换器150接收到数字时间信息D_TDC时允许转变信号S_TRAN转变。另一个例子，数字处理器160可以允许转变信号S_TRAN时段性地转换。
当转变信号S_TRAN处于低电平时，多路复用器120可输出第一电压V1作为温度系数电压VTC。当多路复用器120输出第一电压V1时，电压-时间转换器140可以输出第一时间信息T_VTC1。第一时间信息T_VTC1可以具有与第一电压V1的电平相对应的时段。
时间-数字转换器150可以将第一时间信息T_VTC1转换为第一数字时间信息D_TDC1。数字处理器160可以存储第一数字时间信息D_TDC1。
当转变信号S_TRAN处于高电平时，多路复用器120可输出第二电压V2作为温度系数电压VTC。当多路复用器120输出第二电压V2时，电压-时间转换器140可以输出第二时间信息T_VTC2。第二时间信息T_VTC2可以具有与第二电压V2的电平相对应的时段。
时间-数字转换器150可以将第二时间信息T_VTC2转换为第二数字时间信息D_TDC2。数字处理器160可以存储第二数字时间信息D_TDC2。数字处理器160可以根据等式1计算数字温度D_TEMP。
[等式1]
在等式1中，“A”可以是任何系数。第一数字时间信息D_TDC1具有与第一电压V1的电平对应的值，第二数字时间信息D_TDC2具有与第二电压V2的电平对应的值。因此，等式1可以以等式2的形式概括。
[等式2]
第一电压V1具有零温度系数ZTC，第二电压V2具有负温度系数NTC。因此，通过从第一电压V1减去第二电压V2而获得的值可以具有正温度系数PTC。
第一电压V1和第二电压V2可能由于过程变量或环境变量而具有误差。根据本公开的实施例的数字处理器160根据第一电压V1和第二电压V2的比率来计算数字温度D_TEMP。在这种情况下，由于取消了过程变量和环境变量，因此获得了更精确的数字温度D_TEMP。
图12示出了第一电压V1、第二电压V2和数字温度D_TEMP的误差的示例。在图12中，横轴表示温度TEMP，纵轴表示电压“V”或值“V”。参见图1和12，第一电压V1不随温度TEMP变化，并且由于过程变量和环境变量而具有误差。
第二电压V2与温度TEMP成反比，并且由于过程变量和环境变量而具有误差。数字温度D_TEMP与温度TEMP成比例，并且由于过程变量和环境变量而具有误差。因此，获得了更精确的数字温度D_TEMP。
图13示出了根据本公开的应用示例的时间-数字转换器150b。参见图1和13，时间-数字转换器150b包括计数器151'、触发器152'和分频器153。与图9的时间-数字转换器150a相比，时间数字转换器150b还包括分频器153。
分频器153可以划分时间信息T_VTC以生成划分的时间信息T_VTCa。计数器151'可以接收划分的时间信息T_VTCa而不是时间信息T_VTC。触发器152'可以接收划分的时间信息T_VTCa而不是时间信息T_VTC。
图14示出了图13的时间-数字转换器150b操作的示例。参考图13和14，时钟信号CLK可以在高电平和低电平之间摆动(例如，可以时段性地具有从低到高的转变和从高到低的转变)。当划分的时间信息T_VTCa处于高电平时，计数器151'可以响应于时钟信号CLK增加计数CNT。
例如，如果在时钟信号CLK的八个时段期间划分的时间信息T_VTCa处于高电平，则计数器151可以将计数CNT增加八次。当划分的时间信息T_VTCa转变为低电平时，触发器152'可以输出计数CNT作为数字时间信息D_TDC，并且计数器151'可以初始化计数CNT。
图15示出了其中图1的温度感测设备100操作的应用示例。在一个实施例中，包括图13的时间数字转换器150b的温度感测设备100的操作的示例在图15中示出。参考图1、13和15，数字处理器160可以交替地将转变信号S_TRAN调整为低电平和高电平。
例如，数字处理器160可以在从时间-数字转换器150b接收到数字时间信息D_TDC时允许转变信号S_TRAN转变。又例如，数字处理器160可以允许转变信号S_TRAN时段性地转换。
当转变信号S_TRAN处于低电平时，多路复用器120可输出第一电压V1作为温度系数电压VTC。当多路复用器120输出第一电压V1时，电压-时间转换器140可以输出第一时间信息T_VTC1。第一时间信息T_VTC1可以具有与第一电压V1的电平相对应的时段。
时间-数字转换器150b可以划分第一时间信息T_VTC1以产生第一划分时间信息T_VTC1a。时间-数字转换器150b可以将第一划分时间信息T_VTC1a转换为第一数字时间信息D_TDC1。数字处理器160可以存储第一数字时间信息D_TDC1。
当转变信号S_TRAN处于高电平时，多路复用器120可输出第二电压V2作为温度系数电压VTC。当多路复用器120输出第二电压V2时，电压-时间转换器140可以输出第二时间信息T_VTC2。第二时间信息T_VTC2可以具有与第二电压V2的电平相对应的时段。
时间-数字转换器150b可以划分第二时间信息T_VTC2以产生第二划分时间信息T_VTC2a。时间-数字转换器150b可以将第二划分时间信息T_VTC2a转换为第二数字时间信息D_TDC2。数字处理器160可以存储第二数字时间信息D_TDC2。数字处理器160可以根据等式1和等式2计算数字温度D_TEMP。
图16是示出根据本公开的应用示例的温度感测设备100a的框图。参考图16，温度感测设备100a包括温度-电压转换器110和温度传感器130a。如参考图1所述，温度-电压转换器110可以产生具有零温度系数ZTC的第一电压V1和具有负温度系数NTC的第二电压V2。
温度传感器130a包括电压-时间转换器140a、时间-数字转换器150c和数字处理器160a。电压-时间转换器140a包括第一块BLK1和第二块BLK2。第一块BLK1可以将第一电压V1转换为第一时间信息T_VTC1。第二块BLK2可以将第二电压V2转换为第二时间信息T_VTC2。
例如，第一块BLK1和第二块BLK2中的每一个可以具有参考图5至图7描述的结构，并且可以如参照图5至图7所描述的那样进行操作。即，电压-时间转换器140a可以同时或并行地分别将第一电压V1和第二电压V2转换为第一时间信息T_VTC1和第二时间信息T_VTC2。
时间数字转换器150c包括第三块BLK3和第四块BLK4。第三块BLK3可以将第一时间信息T_VTC1转换为第一数字时间信息D_TDC1。第四块BLK4可以将第二时间信息T_VTC2转换为第二数字时间信息D_TDC2。
例如，第三块BLK3和第四块BLK4中的每一个可以具有参考图9和10描述的结构或者参考图13和14描述的结构，并且可以如参考图9和10所述或如参考图13和14所述的那样进行操作。即，时间-数字转换器150c可以同时或并行地分别将第一时间信息T_VTC1和第二时间信息T_VTC2转换为第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2。
数字处理器160a可以同时或并行地接收第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2。如参考等式1和等式2所述，数字处理器160a可以从第一数字时间信息D_TDC1和第二数字时间信息D_TDC2计算数字温度D_TEMP。
如上所述，温度-电压转换器110可以通过使用电源电压VDD和地电压VSS来产生第一电压V1和第二电压V2。不需要超过电源电压VDD的单独电压来产生第一电压V1和第二电压V2。
此外，温度传感器130a可以通过使用电源电压VDD和地电压VSS从第一电压V1和第二电压V2计算数字温度D_TEMP。不需要需要高电压的元件，例如用于温度传感器130a的模数转换器，以从第一电压V1和第二电压V2计算数字温度D_TEMP。
根据本公开，实现了在电源电压VDD低(例如，1.2V或更低)的环境中操作的温度感测设备100a。而且，根据本公开，提供了取消过程变量和环境变量并计算更准确的数字温度D_TEMP的温度感测设备100a。
在上述实施例中，通过使用术语“块”来指代根据本公开的实施例的组件。“块”可以用例如集成电路、专用IC(ASCI)、现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)的各种硬件设备、例如固件和硬件设备驱动的应用程序的软件、或硬件设备和软件的组合实现。而且，“块”可以包括用半导体器件实现的电路或知识产权(IP)。
根据本公开，提供了一种通过使用低电源电压来感测温度的温度感测设备。
如本领域中的传统，可以根据执行所描述的一个或多个功能的块来描述和说明实施例。这些块(这里可称为单元或模块等)在物理上由模拟和/或数字电路实现，例如逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子元件、有源电子元件、光学组件、硬连线电路等，并且可以可选地由固件和/或软件驱动。例如，电路可以体现在一个或多个半导体芯片中，或者体现在诸如印刷电路板等的基板支撑件上。构成块的电路可以由专用硬件实现，或者由处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关电路)实现，或者由执行块的一些功能的专用硬件以及执行块的其他功能的处理器的组合实现。在不脱离本公开的范围的情况下，实施例的每个块可以在物理上分成两个或更多个交互和离散块。同样地，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将实施例的块物理地组合成更复杂的块。
虽然已经参考本公开的示例性实施例描述了本公开，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离以下权利要求所阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行各种改变和修改。

Claims (20)

1.一种温度感测设备，包括：
温度-电压转换器，输出具有不随温度变化的零温度系数的第一电压以及具有与温度成反比变化的负温度系数的第二电压；
多路复用器，根据转变信号交替地输出所述第一电压和所述第二电压；和
温度传感器，交替地接收所述第一电压和所述第二电压，并根据所述第一电压和所述第二电压的比率来感测温度。
2.如权利要求1所述的温度感测设备，其中所述温度传感器分别将所述第一电压和所述第二电压转换为第一时间信息和第二时间信息，并根据所述第一时间信息和所述第二时间信息的比率计算温度。
3.根据权利要求1所述的温度感测设备，其中所述温度传感器包括：
电压-时间转换器，将所述第一电压转换为所述第一时间信息并将所述第二电压转换为所述第二时间信息；
时间-数字转换器，将所述第一时间信息转换为第一数字时间信息，并将所述第二时间信息转换为第二数字时间信息；和
数字处理器，根据所述第一数字时间信息和所述第二数字时间信息的比率计算温度。
4.如权利要求3所述的温度感测设备，其中所述第一时间信息具有与所述第一电压的电平相关联的时段。
5.如权利要求4所述的温度感测设备，其中，所述电压-时间转换器包括：
锁存器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于第一输出电压和第二输出电压输出所述第一时间信息和第一反相时间信息；
第一电压发生器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一时间信息增加第一比较电压；
第二电压发生器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一反相时间信息增加第二比较电压；
第一比较器，响应于所述第一时间信息和所述第一反相时间信息，比较所述第一比较电压和所述第一电压，并且当多路复用器输出第一电压时，输出所述第一输出电压作为所述第一比较器的比较结果；和
第二比较器，响应于所述第一时间信息和所述第一反相时间信息，比较所述第二比较电压和所述第一电压，并且当多路复用器输出第一电压时，输出所述第二输出电压作为所述第二比较器的比较结果。
6.如权利要求5所述的温度感测设备，其中，所述第一电压发生器包括：
电流源；
电容器，连接在所述电流源和地节点之间；和
晶体管，与所述电容器并联地连接在所述电流源和所述地节点之间，并且被配置为当多路复用器输出第一电压时响应于所述第一时间信息而操作。
7.如权利要求5所述的温度感测设备，其中，所述第一比较器包括：
比较多路复用器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一反相时间信息交替地输出所述第一电压和所述第一比较电压；
反相器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，输出所述第一输出电压；
电容器，连接在所述比较多路复用器和所述反相器之间；和
开关，与所述反相器并联连接并且被配置为响应于所述第一时间信息而操作。
8.如权利要求5所述的温度感测设备，其中，当所述多路复用器输出所述第一电压时，所述第一时间信息的时段对应于所述第一比较电压增加并达到所述第一电压的时段的两倍。
9.如权利要求3所述的温度感测设备，其中，所述时间-数字转换器包括：
计数器，接收时钟信号并当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一时间信息增加计数；和
触发器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一时间信息的转变，输出所述计数作为所述第一数字时间信息。
10.如权利要求3所述的温度感测设备，其中，所述时间-数字转换器包括：
分频器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，分割所述第一时间信息的频率以输出第一分割时间信息；
计数器，接收时钟信号，并当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一分割时间信息增加计数；和
触发器，当所述多路复用器输出所述第一电压时，响应于所述第一分割时间信息的转变，输出所述计数作为所述第一数字时间信息。
11.如权利要求3所述的温度感测设备，其中，所述数字处理器控制所述转变信号，使得所述多路复用器在输出所述第一电压之后输出所述第二电压，并在顺序接收所述第一数字时间信息和所述第二数字时间信息之后计算温度。
12.如权利要求1所述的温度感测设备，其中所述温度-电压转换器包括：
电流源，输出第一电流和第二电流，所述第一电流和第二电流中的每一个具有第一电流量；
参考电压发生器，响应于所述第一电流输出参考电压；和
第一电压发生器，响应于所述第二电流产生所述第一电压，并调节所述第一电流量，使得所述第一电压与所述参考电压相同。
13.如权利要求12所述的温度感测设备，其中：
所述参考电压发生器包括连接在所述电流源和地节点之间的电阻器，和通过调整信号来调整所述电阻器的电阻值，以允许所述第一电压具有所述零温度系数。
14.如权利要求12所述的温度感测设备，其中，所述第一电压发生器包括：
晶体管，具有连接到所述电流源的第一端、连接到地节点的第二端、以及连接到所述第一端的栅极；和
放大器，比较所述参考电压和所述栅极电压，并根据比较结果调节所述第一电流量，其中
输出所述栅极电压作为所述第一电压。
15.如权利要求12所述的温度感测设备，其中：
所述电流源还输出具有大于所述第一电流量的第二电流量的第三电流和具有所述第一电流量的第四电流，以及
所述温度-电压转换器还包括：
电压跟随器，连接在所述电流源和地节点之间，并被偏置以从第三电流中漏掉具有所述第一电流量的第五电流并产生所述第一电压；
和
第二电压发生器，响应于第六电流、所述第四电流和所述电压跟随器的所述第一电压产生所述第二电压，所述第六电流是通过从所述第三电流中减去所述第五电流而获得的。
16.如权利要求15所述的温度感测设备，其中所述电压跟随器包括晶体管，所述晶体管具有连接到所述电流源的第一端、连接到所述地节点的第二端、以及连接到所述第一端的栅极。
17.如权利要求15所述的温度感测设备，其中，所述第二电压发生器包括：
第一晶体管和第四晶体管，连接在所述电流源和所述地节点之间，其中所述第四电流流过所述第一和第四晶体管；和
第二晶体管和第三晶体管，连接在所述电流源和所述地节点之间，其中所述第六电流流过所述第二和第三晶体管，其中：
所述第一晶体管具有连接至所述第四晶体管的第一端、连接至所述地节点的第二端、和连接至所述第一晶体管的第一端的栅极，
所述第二晶体管具有连接至所述第四晶体管的第一端、连接至所述地节点的第二端、和连接至所述第一晶体管的第一端的栅极，
所述第三晶体管具有连接至所述电流源的第一端、连接至所述第二晶体管的第一端的第二端、和连接至所述第三晶体管的第二端的栅极，
所述第四晶体管具有连接至所述电流源的第一端、连接至所述第一晶体管的第一端的第二端、和连接至所述第三晶体管的栅极的栅极，
输出所述第一晶体管的栅极电压作为所述第二电压。
18.一种温度-电压转换器，包括：
电阻器，接收具有第一电流量的第一电流，并通过使用所述第一电流产生参考电压；
晶体管，接收具有所述第一电流量的第二电流，并通过使用所述第二电流产生第一电压；
放大器，比较所述第一电压和所述参考电压，并根据比较结果输出用于调节所述第一电流量和第二电流量的控制电压；
电压跟随器晶体管，接收具有所述第二电流量的第三电流，从所述第三电流中漏掉具有所述第一电流量的第五电流，并通过使用所述第五电流产生所述第一电压；
第一电压晶体管和第四电压晶体管，接收具有所述第一电流量的第四电流；和
第二电压晶体管和第三电压晶体管，接收通过从所述第三电流中减去所述第五电流获得的第六电流，其中：
所述第一电压晶体管将所述第四电流的第一电流量镜像到所述第二电压晶体管，
所述第三电压晶体管将所述电压跟随器晶体管的所述第一电压镜像到所述第四电压晶体管，并且
所述第一电压作为零温度系数电压输出，所述第一电压晶体管的栅极电压作为负温度系数电压输出。
19.如权利要求18所述的温度-电压转换器，其中所述晶体管的尺寸和所述电压跟随器晶体管的尺寸彼此相同，并且所述第一和第二电压晶体管的尺寸大于所述晶体管的尺寸。
20.一种温度感测设备，包括：
温度-电压转换器，输出具有不随温度变化的零温度系数的第一电压以及具有与温度成反比变化的负温度系数的第二电压；
电压-时间转换器，分别将所述第一电压和所述第二电压转换为第一时间信息和第二时间信息；
时间-数字转换器，分别将所述第一时间信息和所述第二时间信息转换为第一数字时间信息和第二数字时间信息；和
数字处理器，根据所述第一数字时间信息和所述第二数字时间信息的比率计算温度。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11169033B2 (en) * 2018-05-15 2021-11-09 Microchip Technology Incorporated Base resistance cancellation method and related methods, systems, and devices
US12061125B2 (en) 2020-04-16 2024-08-13 Macronix International Co., Ltd. Temperature sensor and memory device having same
TWI761134B (zh) * 2021-03-16 2022-04-11 英業達股份有限公司 具有fpga晶片過熱監控功能之智能網卡

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0458332A2 (en) * 1990-05-24 1991-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Temperature detection circuit used in thermal shielding circuit
CN1497248A (zh) * 2002-10-01 2004-05-19 沃福森微电子有限公司 温度检测设备及方法
US6847319B1 (en) * 2003-07-22 2005-01-25 Standard Microsystems Corporation Temperature-to-digital converter
CN101762336A (zh) * 2009-11-24 2010-06-30 上海贝岭股份有限公司 一种cmos开关电流温度传感器电路及其控制方法
EP2207073A2 (en) * 2009-01-12 2010-07-14 Honeywell International Circuit for adjusting the temperature coefficient of a resistor
CN101782439A (zh) * 2008-12-31 2010-07-21 英特尔公司 用于温度传感器的比率计
CN103837252A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 爱思开海力士有限公司 半导体装置
US20150355034A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Appratus for sensing temperature using sensor resistor and method thereof
CN107463200A (zh) * 2017-07-31 2017-12-12 苏州大学 一种全cmos片上温度‑频率转换电路

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6683489B1 (en) 2001-09-27 2004-01-27 Applied Micro Circuits Corporation Methods and apparatus for generating a supply-independent and temperature-stable bias current
US6844772B2 (en) 2002-12-11 2005-01-18 Texas Instruments Incorporated Threshold voltage extraction circuit
FR2905008A1 (fr) * 2006-08-18 2008-02-22 Stmicroelectronics Maroc Capteur de temperature fournissant un signal de temperature sous forme numerique
KR100795013B1 (ko) * 2006-09-13 2008-01-16 주식회사 하이닉스반도체 밴드 갭 레퍼런스 회로와 이를 이용한 온도 정보 출력장치
KR100851989B1 (ko) * 2006-10-12 2008-08-13 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 장치의 온도정보 출력회로 및 방법
US7771115B2 (en) 2007-08-16 2010-08-10 Micron Technology, Inc. Temperature sensor circuit, device, system, and method
TW200910050A (en) 2007-08-22 2009-03-01 Faraday Tech Corp Bandgap reference circuit
KR101036925B1 (ko) * 2008-12-26 2011-05-25 주식회사 하이닉스반도체 밴드갭 회로 및 이를 포함하는 온도 감지회로
KR101081366B1 (ko) 2009-09-23 2011-11-08 포항공과대학교 산학협력단 아날로그 디지털 변환기의 시간영역 전압 비교기
US8878511B2 (en) 2010-02-04 2014-11-04 Semiconductor Components Industries, Llc Current-mode programmable reference circuits and methods therefor
KR20120134169A (ko) * 2011-06-01 2012-12-12 삼성전자주식회사 전압-온도 센서 및 이를 포함하는 시스템
KR102373545B1 (ko) * 2015-11-23 2022-03-11 삼성전자주식회사 온도 계수에 기초하여 기준 전압을 생성하는 회로 및 방법
US10473531B2 (en) * 2017-09-05 2019-11-12 Novatek Microelectronics Corp. Temperature sensor and method of detecting temperature

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0458332A2 (en) * 1990-05-24 1991-11-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Temperature detection circuit used in thermal shielding circuit
CN1497248A (zh) * 2002-10-01 2004-05-19 沃福森微电子有限公司 温度检测设备及方法
US6847319B1 (en) * 2003-07-22 2005-01-25 Standard Microsystems Corporation Temperature-to-digital converter
CN101782439A (zh) * 2008-12-31 2010-07-21 英特尔公司 用于温度传感器的比率计
EP2207073A2 (en) * 2009-01-12 2010-07-14 Honeywell International Circuit for adjusting the temperature coefficient of a resistor
CN101762336A (zh) * 2009-11-24 2010-06-30 上海贝岭股份有限公司 一种cmos开关电流温度传感器电路及其控制方法
CN103837252A (zh) * 2012-11-23 2014-06-04 爱思开海力士有限公司 半导体装置
US20150355034A1 (en) * 2014-06-09 2015-12-10 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Appratus for sensing temperature using sensor resistor and method thereof
CN107463200A (zh) * 2017-07-31 2017-12-12 苏州大学 一种全cmos片上温度‑频率转换电路

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