JP2004085384A - 温度センサ回路、半導体集積回路及びその調整方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造プロセス変動の影響をなくし、高精度な温度補償が可能な温度センサ回路、半導体集積回路及び温度センサ回路の調整方法を提供する。
【解決手段】基準電圧発生回路１１０は基準電圧を発生する。ヒューズ回路（調整回路）１２０は、基準電圧を抵抗分割し、調整可能な第１の分割電圧を出力する。電流発生回路１３０は、ゲート電圧としての第１の分割電圧に応じて電流を発生する。電圧発生回路１４０は、該電流に応じたアナログ電圧を発生するダイオード素子を有する。アナログ電圧は、ボルテージフォロワ接続されたオペアンプ回路１４２を介して出力することができる。アナログ電圧は、Ａ／Ｄ変換回路１５０によりデジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換回路１５０は、カウンタ１５６のカウント値を用いて可変制御回路１５４により制御される第２の分割電圧と、アナログ電圧とをコンパレータ１５２で比較し、この比較結果に基づいてレジスタ１６０に取り込まれる。
【選択図】 図２
【解決手段】基準電圧発生回路１１０は基準電圧を発生する。ヒューズ回路（調整回路）１２０は、基準電圧を抵抗分割し、調整可能な第１の分割電圧を出力する。電流発生回路１３０は、ゲート電圧としての第１の分割電圧に応じて電流を発生する。電圧発生回路１４０は、該電流に応じたアナログ電圧を発生するダイオード素子を有する。アナログ電圧は、ボルテージフォロワ接続されたオペアンプ回路１４２を介して出力することができる。アナログ電圧は、Ａ／Ｄ変換回路１５０によりデジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換回路１５０は、カウンタ１５６のカウント値を用いて可変制御回路１５４により制御される第２の分割電圧と、アナログ電圧とをコンパレータ１５２で比較し、この比較結果に基づいてレジスタ１６０に取り込まれる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサ回路、これを備えた半導体集積回路、及び温度センサ回路の調整方法に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、電気光学素子を用いた表示装置の表示制御回路は、電気光学素子の温度依存性を考慮した制御が必要となる。電気光学素子として例えば液晶を例に挙げると、環境温度が相違すると、同一の電圧が印加された液晶の透過率が異なる。そのため表示制御回路は、温度補償を行って、環境温度に対応した電圧を印加する必要がある。
【０００３】
このような背景の下、表示制御回路は温度センサ回路を内蔵する場合がある。この場合、温度センサ回路を用いて、基準となる環境温度におけるセンサ出力と、使用時の環境温度におけるセンサ出力とを取り込み、両出力を相対的に評価して使用時の環境温度を特定した後、特定した環境温度に対応した電圧を印加するように調整することが行われる。
【０００４】
しかしながら、温度センサ回路自体の製造プロセス変動があり、チップによって同一の環境温度であっても出力される値が異なるため、高精度に環境温度に対応した温度補償を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造プロセス変動の影響をなくし、より高精度な温度補償を実施することができる温度センサ回路、これを備えた半導体集積回路及び温度センサ回路の調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む温度センサ回路に関係する。
【０００７】
ここでダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧は、ダイオード素子に流れる電流が一定で、かつ環境温度が一定の場合には、製造プロセスに依存することなく同一の電圧となる。
【０００８】
本発明によれば、調整回路（例えばヒューズ回路）において、調整時の環境温度に対応したアナログ電圧を発生させるように第１の分割電圧を調整することで、ダイオード素子に流れる電流を制御することができる。これ以降、取得されるアナログ電圧を環境温度と対応付けることができるので、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。特に、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル値を得ることで、外部に設けられたＡ／Ｄ変換回路の精度に依存することなく、温度補償制御を行うことができるようになる。
【０００９】
また本発明に係る半導体集積回路は、電源回路と、上記記載の温度センサ回路と、前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうち少なくとも１つを出力する端子と、所与の設定値に基づいて前記電源回路が出力する電圧を調整する電子ボリュームとを含み、前記所与の設定値は、前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうちいずれか一方に基づいて決定されてもよい。
【００１０】
本発明によれば、製造メーカや材質等の相違により調整対象の電源回路の負荷特性が大きく異なるような場合であっても、外部で対応させることができるので、半導体集積回路内部で温度センサ回路の出力を用いて直接電子ボリュームを調整する場合に比べて、柔軟かつ高精度な温度補償を実施することができるようになる。
【００１１】
また本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、前記デジタル値が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整する温度センサ回路の調整方法に関係する。
【００１２】
ここで取り込んだ環境温度とは、温度センサ回路の調整時の環境温度の測定結果が入力されることを意味する。
【００１３】
また関連付けられた目標値は、例えば環境温度に対応付けられた目標値を記憶するテーブルを有し、該テーブルを検索することで得ることができる。
【００１４】
本発明によれば、第１の分割電圧を調整して得られたアナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を取得することができるので、該デジタル値を環境温度に対応付けることができる。そのため、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。特に、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル値を得ることで、外部に設けられたＡ／Ｄ変換回路の精度に依存することなく、温度補償制御を行うことができるようになる。
【００１５】
また本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、前記アナログ電圧が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整する温度センサ回路の調整方法に関係する。
【００１６】
本発明によれば、第１の分割電圧を調整して得られたアナログ電圧を取得することができるので、該アナログ電圧を環境温度に対応付けることができる。そのため、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。
【００１７】
また本発明に係る温度センサ回路の調整方法は、前記目標値を特定するのに先立って、取り込んだ環境温度に対応した基準電圧を発生させてもよい。
【００１８】
本発明によれば、基準電圧を、環境温度に対応して調整した後、アナログ電圧又はデジタル値を用いて温度補償を行うようにしたので、より高精度な温度補償を実施することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２０】
１． 半導体集積回路
図１に、本実施形態における温度センサ回路を内蔵する半導体集積回路の構成の概要を示す。
【００２１】
半導体集積回路１０は、温度センサ回路１００、電子ボリューム２００、電源回路３００を含む。半導体集積回路１０は、出力端子を介して温度センサ回路１００のセンサ出力であるアナログ電圧又はデジタル値を出力する。また半導体集積回路１０の電子ボリューム２００には、入力端子を介して設定値が設定される。
【００２２】
温度センサ回路１００は、環境温度に対応したアナログ電圧又は該アナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を出力する。
【００２３】
電子ボリューム２００は、入力端子を介して設定される設定値に応じて、電源回路３００が発生する電圧値を調整することができる。
【００２４】
半導体集積回路１０の外部に設けられた例えば中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：以下、ＣＰＵと略す。）２０は、温度センサ回路１００からの出力を取り込み、電子ボリューム２００に設定値を設定することで電源回路３００の温度補償制御を行うことができる。
【００２５】
このように、温度センサ回路１００からのセンサ出力を一旦外部に出力し、ＣＰＵ２０等により求められた設定値に基づいて電子ボリューム２００の調整を行うようにすることで、制御対象の温度依存性に柔軟に対応し、高精度な温度補償制御を行うことができる。例えば液晶は、製造メーカや液晶材によって温度依存性が大きく異なり、汎用的な温度補償制御を行うためには外部で調整すべき設定値を求めることにより、液晶に依存することなく高精度な補償を行うことができる。
【００２６】
本実施形態において、温度センサ回路１００の出力は、製造プロセスに依存しないようになっている。すなわち温度センサ回路１００からの出力は、製造プロセスに依存しない絶対値である。そのため、温度センサ回路１００では、検査時に以下に述べる調整を行って、製造プロセスに依存しない出力を行う。このような温度センサ回路１００の出力を用いることで、ユーザは、温度センサ回路１００からの出力を環境温度と対応付けることができるので、例えば相対的な変化により温度依存性を特定する場合に比べて、該絶対値に対応する環境温度を特定した後、該環境温度に対応した設定値を求めるだけでよい。したがって、この場合には、制御を簡素化し、かつより高精度な温度補償が可能となる。
【００２７】
２． 温度センサ回路
図２に、温度センサ回路の構成例を示す。
【００２８】
温度センサ回路１００は、ヒューズ回路（広義には調整回路）１２０、電流発生回路１３０、電圧発生回路１４０、Ａ／Ｄ変換回路１５０を含む。また温度センサ回路１００は、調整可能な基準電圧を発生する基準電圧発生回路１１０を含むことができる。
【００２９】
ヒューズ回路１２０は、基準電圧が供給される基準電圧信号線と、接地線との間に、直列に接続された抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を含む。そして、抵抗群Ｒ２に接続された溶断可能なヒューズ素子を選択することで、抵抗群Ｒ２の分割比を調整することができるようになっている。この抵抗群Ｒ２の分割点から第１の分割電圧が取り出される。
【００３０】
図３に、ヒューズ回路の詳細な構成例を示す。
【００３１】
ヒューズ回路１２０は、６ビットＢ０〜Ｂ５で表される６４種類の分割点のいずれか１つから、第１の分割電圧を出力する。そのためヒューズ回路１２０は、６４個の分割点ＤＶ０〜ＤＶ６３に接続された信号線が入力されるセレクタ群を含む。セレクタ群を構成する各セレクタ回路は、２入力１出力選択回路である。セレクタ群は、第１段目で６４種類の分割点から３２種類の分割点を選択し、第２段目で３２種類の分割点から１６種類の分割点を選択し、最終的に第６段目で選択した１つの分割点の電圧を、第１の分割電圧として出力するようになっている。各段では、６ビットの各ビットが選択制御信号として供給されている。
【００３２】
各ビットの状態が保持されるビット信号線は、高抵抗の抵抗回路を介してプルアップされており、かつヒューズ素子を介して接地される。したがって、ヒューズ素子が溶断されていないビット信号線の状態は「０」となり、ヒューズ素子が溶断されたビット信号線の状態は「１」となる。これにより、各ビット信号線に接続されたヒューズ素子を溶断するか否かを選択することで、抵抗群Ｒ２の任意の分割点を選択することができる。
【００３３】
例えば抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗比が「２：２：７」である場合、ヒューズ回路１２０は、基準電圧を「４：７」に分割した電圧から「２：９」に分割した電圧までの間の６４種類の電圧を、第１の分割電圧として出力することができる。
【００３４】
なお図３では、ヒューズ回路１２０は、基準電圧を抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により抵抗分割されたものとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えばヒューズ回路１２０は、基準電圧自体を第１の分割電圧として出力させるように構成することも可能である。
【００３５】
図２に戻って説明を続ける。ヒューズ回路１２０から出力された第１の分割電圧は、電流発生回路１３０に入力される。
【００３６】
電流発生回路１３０は、そのソース端子が基準電圧信号線に接続されるｐ型トランジスタ１３２、１３４と、そのソース端子が接地されるｎ型トランジスタ１３６とを含む。ｐ型トランジスタ１３２のゲート端子とドレイン端子とは互いに接続される。ｐ型トランジスタ１３２、１３４のゲート端子は、互いに接続される。ｐ型トランジスタ１３２のドレイン端子は、ｎ型トランジスタ１３６のドレイン端子に接続される。ｐ型トランジスタ１３４のドレイン端子は、電圧発生回路１４０に接続される。
【００３７】
このような構成の電流発生回路１３０は、ヒューズ回路１２０で調整された第１の分割電圧が供給されるｎ型トランジスタ１３６のゲート電圧に応じて、ｎ型トランジスタ１３６のドレイン電流が制御される。ｐ型トランジスタ１３２、１３４はカレントミラー構造となっているため、例えばｐ型トランジスタ１３２、１３４のＷ／Ｌ（チャネル幅／チャネル長）が「１：２」の場合、ｐ型トランジスタ１３４のドレイン電流ＩＩＮは、ｎ型トランジスタ１３２のドレイン電流ＩＤの２倍となる。
【００３８】
ｐ型トランジスタ１３４のドレイン電流ＩＩＮは、電圧発生回路１４０に入力される。
【００３９】
電圧発生回路１４０は、ダイオード素子を有する。ダイオード素子のアノード（ａｎｏｄｅ）は、ｐ型トランジスタ１３４のドレイン端子に接続される。ダイオード素子のカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）は、接地される。したがって、電圧発生回路１４０では、ダイオード素子に流れるドレイン電流ＩＩＮに応じて、ダイオード素子の両端に電圧が発生し、アナログ電圧として出力される。図２では駆動能力を高めるために、ボルテージフォロワ接続されたオペアンプ回路１４２を介して、アナログ電圧出力端子からアナログ電圧ＳＶＤが出力される。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換回路１５０は、アナログ電圧出力端子から出力されるアナログ電圧ＳＶＤをデジタル値に変換する。そのためＡ／Ｄ変換回路１５０は、コンパレータ１５２を含む。
【００４１】
コンパレータ１５２は、アナログ電圧ＳＶＤと第２の分割電圧ＳＶＣとを比較し、その比較結果を出力する。コンパレータ１５２は、例えばアナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより高い場合は「１」、アナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより低い場合は「０」といった比較結果を出力し、或いは逆に例えばアナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより高い場合は「０」、アナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより低い場合は「１」といった比較結果を出力する。
【００４２】
第２の分割電圧は、基準電圧信号線と接地線との間に直列に接続される抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃのうち、抵抗群Ｒｂの分割点から取り出される。そして、抵抗群Ｒｂのいずれかの分割点を選択するかは、可変制御回路１５４により行われる。可変制御回路１５４は、インクリメント又はデクリメントを行うカウンタ１５６のカウント値により制御される。
【００４３】
抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの抵抗比は、基準電圧の温度依存性と、アナログ電圧の温度依存性とを考慮して決定されることが望ましい。
【００４４】
図４に、基準電圧とアナログ電圧の温度依存性を模式的に示す。
【００４５】
横軸に環境温度を−４０℃から８５℃までを示し、縦軸に基準電圧ＳＶとアナログ電圧ＳＶＤの変化を示す。基準電圧ＳＶ、アナログ電圧ＳＶＤは、環境温度が高くなると電圧が低くなり、両電圧の温度依存性を示す傾きが異なる。図４に示すようにアナログ電圧ＳＶＤの方が傾きが大きく、温度依存性が大きい。
【００４６】
したがって、抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの抵抗比は、基準電圧ＳＶの温度依存性を考慮し、かつ基準電圧ＳＶを抵抗分割した第２の分割電圧ＳＶＣが少なくともアナログ電圧ＳＶＤが変化する範囲を含むように決めることが望ましい。こうすることで、第２の分割電圧をアナログ電圧ＳＶＤと同等とした場合に、第２の分割電圧を得るためのデジタル値を取得することができることになる。
【００４７】
次に、このような抵抗群Ｒｂの分割点から第２の分割電圧を取り出す可変制御回路１５４についてより具体的に説明する。
【００４８】
図５に、カウンタのカウント値を用いて抵抗群Ｒｂの分割点から第２の分割電圧を取り出す可変制御回路の構成例を示す。
【００４９】
可変制御回路１５４は、クロックＣＬＫに同期してインクリメント又はデクリメントを行う７ビットのカウンタ１５６のカウント値に基づき、７ビットで表される１２８種類の分割点の電圧のうちいずれか１つの電圧を第２の分割電圧として出力することができる。このような可変制御回路１５４は、図３に示すヒューズ回路１２０のセレクタ群と同様の構成をなしている。したがって、インクリメント又はデクリメントのたびにカウンタ１５６の出力Ｑａ〜Ｑｇが変化し、出力Ｑａ〜Ｑｇの値に応じて、選択される分割点が変化することになる。
【００５０】
例えばカウント値が「０」のとき分割点ＤＶ１０の電圧が第２の分割電圧として出力されるとき、インクリメントされるたびに、分割点ＤＶ１１、ＤＶ１２、・・・、ＤＶ１１２７の電圧が順次第２の分割電圧として出力される。このとき第２の分割電圧は、基準電圧ＳＶを抵抗分割した分圧であり、図６に示すように基準電圧ＳＶの温度勾配と同等の温度勾配を有する。
【００５１】
この場合、カウント値が大きくなると第２の分割電圧が低くなっていくので、アナログ電圧ＳＶＤの温度特性と第２の分割電圧ＳＶＣの温度特性とが交わる点がある。環境温度における交点を検出するのが、図２に示すコンパレータ１５２である。
【００５２】
図２において、コンパレータ１５２の出力は、エッジ検出回路１５８に入力される。エッジ検出回路１５８は、コンパレータ１５２の比較結果が「０」から「１」、又は「１」から「０」に変化したことを検出し、例えばパルスとしてレジスタ１６０に対して出力する。レジスタ１６０には、カウンタ１５６からのカウント値が供給され、エッジ検出回路１５８の検出結果に基づいて、該カウント値を保持する。例えば図７に示すようにクロックＣＬＫに同期してカウント値がインクリメントされて、アナログ電圧ＳＶＤと第２の分割電圧ＳＶＣとが同等となると、コンパレータ１５２の出力が変化し、エッジ検出回路１５８から出力されたパルスに同期して、レジスタ１６０はカウンタ１５６のカウント値をラッチする。レジスタ１６０に保持されたカウント値は、図示しない読み出し線を介して、外部のＣＰＵ等から読み出される。
【００５３】
ところで、７ビットにより１２８状態を表すことができるので、各状態を各環境温度に割り当てると、環境温度−４０℃から８７℃までの各状態をカウント値で特定することができる。したがって上述の構成のＡ／Ｄ変換回路１５０の環境温度と、カウント値（デジタル値）とを対応付けることができる。
【００５４】
なお図２では、基準電圧を基準電圧発生回路１１０で発生させるようにしているが、これに限定されるものではない。基準電圧発生回路１１０は、例えば６ビットで表される６４状態の抵抗Ｒの抵抗分割比を任意に変更することで、所望の基準電圧を発生させることができる。この基準電圧発生回路１１０でも、図３に示すヒューズ回路１２０のセレクタ群を用いて、所与の設定レジスタに設定された６ビットデータに基づいて任意の抵抗比を設定できるように構成することができる。ここで、基準電圧は、昇圧回路を用いずにレギュレータ等で電圧を調整するために、外部から供給されるシステム電源の電圧より低いことが望ましい。また基準電圧は、システム電源の電圧より、レギュレータ等の電圧の調整誤差範囲分を考慮した電圧であることが望ましい。例えばシステム電源が３Ｖ電源の場合、基準電圧は３Ｖの許容誤差が−１０％である２．７Ｖより低い電圧であることが望ましい。更に例えば調整誤差範囲が０．２Ｖであった場合には基準電圧は、２．５Ｖ以下である例えば２．２Ｖ程度であることが望ましい。
【００５５】
３． 温度センサ回路の調整方法
次に、このような構成の温度センサ回路の調整方法について説明する。
【００５６】
一般に、図８に示すような電圧発生回路１４０に含まれるダイオード素子に流れる電流は、その電流が大きい場合と小さい場合とで、両端に発生する電圧の変化の温度特性が異なる。したがって、ダイオード素子に流れる電流を一定にすることが望ましい。
【００５７】
ところで、図９では、プロセス条件の異なる５種類のダイオード素子について、各環境温度における電流−電圧変換特性を示している。また図１０では、ダイオード素子に流れる電流ＩＩＮが６μＡのときの温度勾配を示している。このように、ダイオード素子の両端に発生する電圧は、電流ＩＩＮが一定で、かつ温度が一定のとき、製造プロセス依存がないことがわかる。また、電流ＩＩＮが一定のとき、温度依存性を示す温度勾配も製造プロセス依存がないことがわかる。
【００５８】
したがって、ダイオード素子に流れる電流が一定の場合には、ダイオード素子の両端の電圧も製造プロセス依存がなく一定である。そのため、環境温度に対応したアナログ電圧を出力させるように、製造プロセスに応じてダイオード素子に流す電流を調整すればよい。より具体的には、アナログ電圧ＳＶＤが目標電圧となるように、ヒューズ回路１２０の分割点を選択して出力される第１の分割電圧を調整し、調整時の環境温度に対応したアナログ電圧を得るためのダイオード素子の電流をトリミングすることができる。これにより、ユーザはアナログ電圧出力端子を介して取り出されるアナログ電圧ＳＶＤにより、取り込み時の環境温度を特定することができる。
【００５９】
３．１ アナログ電圧による調整
図１１に、温度センサ回路のアナログ電圧による調整フローの一例を示す。
【００６０】
まず、基準電圧発生回路１１０を用いて、目的とする基準電圧となるように調整する（ステップＳ４００）。
【００６１】
続いて、環境温度を取り込み（ステップＳ４０１）、取り込んだ環境温度に対応して予め登録されたアナログ電圧の値（広義には、目標値）を特定する（ステップＳ４０２）。これは、ＣＰＵ等が図１２に示す対応テーブルを参照して、取り込んだ環境温度Ｔ０に対応したアナログ電圧Ｖ０を求めるようにすることができる。
【００６２】
そして、アナログ電圧の値が、ステップＳ４０２で特定したアナログ電圧Ｖ０となるように、ヒューズ回路１２０の分割点を選択して第１の分割電圧を調整する（ステップＳ４０３）。これは、ＣＰＵ等が図３に示す各ビット信号線の値を一時的に設定するレジスタの内容を書き換えながら、出力端子ＳＶＤからのアナログ電圧を監視することで、最適な分割点を選択することができる。
【００６３】
３．２ デジタル値による調整
温度センサ回路１００は、アナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を用いて調整することができる。この場合、アナログ値を外部でデジタル変換することが不要となるため、Ａ／Ｄ変換の精度に依存することなく、高精度で調整することができる。、
図１３に、温度センサ回路のデジタル値による調整フローの一例を示す。
【００６４】
まず、基準電圧発生回路１１０を用いて、目的とする基準電圧となるように調整する（ステップＳ５００）。
【００６５】
続いて、環境温度を取り込み（ステップＳ５０１）、取り込んだ環境温度に対応して予め登録されたカウント値（デジタル値）（広義には、目標値）を特定する（ステップＳ５０２）。これは、ＣＰＵ等が図１４に示す対応テーブルを参照して、取り込んだ環境温度Ｔ０に対応したカウント値ＣＮ０を求めるようにすることができる。
【００６６】
そして、カウンタ１５６の動作を開始させ（ステップＳ５０３）、コンパレータ１５２の出力が切り替わったときにレジスタ１６０で保持されたかうんと値を読み出し、ステップＳ５０２で特定したカウント値となるようにヒューズ回路１２０から出力される第１の分割電圧を調整する（ステップＳ５０４）。
【００６７】
３．３ 電子ボリュームの調整
図１５に、図１に示す半導体集積回路の電子ボリュームの調整フローの一例を示す。
【００６８】
図１１又は図１３に示したように、アナログ電圧又は該アナログ値をデジタル変換したデジタル値を用いて温度センサ回路１００を調整することで、温度センサ回路１００を内蔵する半導体集積回路の製造プロセスに依存しないアナログ電圧又はデジタル値を取得することができる。したがって、ＣＰＵ２０が温度センサ回路１００から出力されるアナログ電圧又はデジタル値を取り込む（ステップＳ６００）。
【００６９】
そしてＣＰＵ２０は、取り込んだアナログ電圧又はデジタル値により対応する設定値を特定する（ステップＳ６０１）。これはＣＰＵ２０は、ステップＳ６００で取り込まれたアナログ電圧又はデジタル値から、ステップＳ６００の取り込みが行われた環境温度Ｔ１を特定することができる。したがって、ＣＰＵ２０は、環境温度Ｔ１に対応して予め登録された設定値を、設定テーブルを参照して求めればよい。
【００７０】
続いてＣＰＵ２０は、ステップＳ６０１で特定した設定値を用いて半導体集積回路１０の電子ボリューム２００の設定を行う（ステップＳ６０２）。
【００７１】
ここで、本実施形態の効果を説明するために、比較例における電子ボリュームの調整フローについて説明する。比較例では、温度センサ回路が、製造プロセス依存のセンサ出力しか行うことができないため、以下のようなフローで温度補償が行われる。
【００７２】
図１６に、比較例における半導体集積回路の電子ボリュームの調整フローの一例を示す。
【００７３】
比較例において、まずＣＰＵは、環境温度Ｔ０℃におけるアナログ電圧Ｖ０を取得する（ステップＳ７００）。
【００７４】
続いて、ＣＰＵは、環境温度Ｔ１℃におけるアナログ電圧Ｖ１を取得する（ステップＳ７０１）。
【００７５】
そしてＣＰＵは、取得した環境温度Ｔ０におけるアナログ電圧Ｖ０からアナログ電圧Ｖ１に変化したときの環境温度をＴ１として推測し、環境温度Ｔ１に対応する電子ボリュームに対する設定値を特定する（ステップＳ７０２）。
【００７６】
続いてＣＰＵは、ステップＳ７０２で特定した設定値を用いて半導体集積回路の電子ボリュームの設定を行うことになる（ステップＳ７０３）。
【００７７】
このように比較例では、例えば相対的な変化により温度依存性を特定するため、製造プロセス変動、取得したアナログ電圧の精度、相対的な評価を行う場合の評価アルゴリズムの誤差等によって電子ボリュームに設定すべき値が異なり、高精度な温度補償を行うことが困難となる。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、温度センサ回路１００からの出力が製造プロセスに依存しない絶対値であるため、該絶対値から環境温度を特定することができ、ＣＰＵ２０は該環境温度に対応する設定値を求めるだけでよい。したがって、この場合には、制御を簡素化し、かつより高精度な温度補償が可能となる。
【００７９】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８０】
また上述の実施形態では、調整回路としてヒューズ回路を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。調整回路は、調整可能な電圧を発生する回路であればよい。
【００８１】
また図２では基準電圧発生回路１１０を用いて基準電圧信号線に基準電圧を供給するようにしているが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における温度センサ回路を内蔵する半導体集積回路の構成の概要を示すブロック図である。
【図２】温度センサ回路の回路構成図である。
【図３】ヒューズ回路の回路構成図である。
【図４】基準電圧とアナログ電圧の温度依存性を模式的に示す説明図である。
【図５】可変制御回路の構成例を示す回路構成図である。
【図６】第２の分割電圧の温度勾配を模式的に示す説明図である。
【図７】Ａ／Ｄ変換回路の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。
【図８】ダイオード素子に流れる電流に応じて両端に発生する電圧の温度特性を示す説明図である。
【図９】プロセス条件の異なるダイオード素子の各環境温度における電流−電圧変換特性を示す説明図である。
【図１０】プロセス条件の異なるダイオード素子の温度勾配を示す説明図である。
【図１１】温度センサ回路のアナログ電圧による調整フローの一例を示すフロー図である。
【図１２】環境温度に対応して設定されるアナログ電圧の対応テーブルを示す説明図である。
【図１３】温度センサ回路のデジタル値による調整フローの一例を示すフロー図である。
【図１４】環境温度に対応して設定されるカウント値の対応テーブルを示す説明図である。
【図１５】本実施形態における電子ボリュームの調整方法の一例を示すフロー図である。
【図１６】比較例における電子ボリュームの調整方法の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０ 半導体集積回路
２０ ＣＰＵ
１００ 温度センサ回路
１１０ 基準電圧発生回路
１２０ ヒューズ回路（調整回路）
１３０ 電流発生回路
１３２、１３４ ｐ型トランジスタ
１３６ ｎ型トランジスタ
１４０ 電圧発生回路
１４２ オペアンプ回路
１５０ Ａ／Ｄ変換回路
１５２ コンパレータ
１５４ 可変制御回路
１５６ カウンタ
１５８ エッジ検出回路
１６０ レジスタ
２００ 電子ボリューム
３００ 電源回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサ回路、これを備えた半導体集積回路、及び温度センサ回路の調整方法に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
一般に、電気光学素子を用いた表示装置の表示制御回路は、電気光学素子の温度依存性を考慮した制御が必要となる。電気光学素子として例えば液晶を例に挙げると、環境温度が相違すると、同一の電圧が印加された液晶の透過率が異なる。そのため表示制御回路は、温度補償を行って、環境温度に対応した電圧を印加する必要がある。
【０００３】
このような背景の下、表示制御回路は温度センサ回路を内蔵する場合がある。この場合、温度センサ回路を用いて、基準となる環境温度におけるセンサ出力と、使用時の環境温度におけるセンサ出力とを取り込み、両出力を相対的に評価して使用時の環境温度を特定した後、特定した環境温度に対応した電圧を印加するように調整することが行われる。
【０００４】
しかしながら、温度センサ回路自体の製造プロセス変動があり、チップによって同一の環境温度であっても出力される値が異なるため、高精度に環境温度に対応した温度補償を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造プロセス変動の影響をなくし、より高精度な温度補償を実施することができる温度センサ回路、これを備えた半導体集積回路及び温度センサ回路の調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む温度センサ回路に関係する。
【０００７】
ここでダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧は、ダイオード素子に流れる電流が一定で、かつ環境温度が一定の場合には、製造プロセスに依存することなく同一の電圧となる。
【０００８】
本発明によれば、調整回路（例えばヒューズ回路）において、調整時の環境温度に対応したアナログ電圧を発生させるように第１の分割電圧を調整することで、ダイオード素子に流れる電流を制御することができる。これ以降、取得されるアナログ電圧を環境温度と対応付けることができるので、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。特に、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル値を得ることで、外部に設けられたＡ／Ｄ変換回路の精度に依存することなく、温度補償制御を行うことができるようになる。
【０００９】
また本発明に係る半導体集積回路は、電源回路と、上記記載の温度センサ回路と、前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうち少なくとも１つを出力する端子と、所与の設定値に基づいて前記電源回路が出力する電圧を調整する電子ボリュームとを含み、前記所与の設定値は、前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうちいずれか一方に基づいて決定されてもよい。
【００１０】
本発明によれば、製造メーカや材質等の相違により調整対象の電源回路の負荷特性が大きく異なるような場合であっても、外部で対応させることができるので、半導体集積回路内部で温度センサ回路の出力を用いて直接電子ボリュームを調整する場合に比べて、柔軟かつ高精度な温度補償を実施することができるようになる。
【００１１】
また本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、前記デジタル値が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整する温度センサ回路の調整方法に関係する。
【００１２】
ここで取り込んだ環境温度とは、温度センサ回路の調整時の環境温度の測定結果が入力されることを意味する。
【００１３】
また関連付けられた目標値は、例えば環境温度に対応付けられた目標値を記憶するテーブルを有し、該テーブルを検索することで得ることができる。
【００１４】
本発明によれば、第１の分割電圧を調整して得られたアナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を取得することができるので、該デジタル値を環境温度に対応付けることができる。そのため、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。特に、Ａ／Ｄ変換回路を用いてデジタル値を得ることで、外部に設けられたＡ／Ｄ変換回路の精度に依存することなく、温度補償制御を行うことができるようになる。
【００１５】
また本発明は、基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、前記アナログ電圧が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整する温度センサ回路の調整方法に関係する。
【００１６】
本発明によれば、第１の分割電圧を調整して得られたアナログ電圧を取得することができるので、該アナログ電圧を環境温度に対応付けることができる。そのため、非常に簡素な制御で、高精度に環境温度を特定することができる。
【００１７】
また本発明に係る温度センサ回路の調整方法は、前記目標値を特定するのに先立って、取り込んだ環境温度に対応した基準電圧を発生させてもよい。
【００１８】
本発明によれば、基準電圧を、環境温度に対応して調整した後、アナログ電圧又はデジタル値を用いて温度補償を行うようにしたので、より高精度な温度補償を実施することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００２０】
１． 半導体集積回路
図１に、本実施形態における温度センサ回路を内蔵する半導体集積回路の構成の概要を示す。
【００２１】
半導体集積回路１０は、温度センサ回路１００、電子ボリューム２００、電源回路３００を含む。半導体集積回路１０は、出力端子を介して温度センサ回路１００のセンサ出力であるアナログ電圧又はデジタル値を出力する。また半導体集積回路１０の電子ボリューム２００には、入力端子を介して設定値が設定される。
【００２２】
温度センサ回路１００は、環境温度に対応したアナログ電圧又は該アナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を出力する。
【００２３】
電子ボリューム２００は、入力端子を介して設定される設定値に応じて、電源回路３００が発生する電圧値を調整することができる。
【００２４】
半導体集積回路１０の外部に設けられた例えば中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：以下、ＣＰＵと略す。）２０は、温度センサ回路１００からの出力を取り込み、電子ボリューム２００に設定値を設定することで電源回路３００の温度補償制御を行うことができる。
【００２５】
このように、温度センサ回路１００からのセンサ出力を一旦外部に出力し、ＣＰＵ２０等により求められた設定値に基づいて電子ボリューム２００の調整を行うようにすることで、制御対象の温度依存性に柔軟に対応し、高精度な温度補償制御を行うことができる。例えば液晶は、製造メーカや液晶材によって温度依存性が大きく異なり、汎用的な温度補償制御を行うためには外部で調整すべき設定値を求めることにより、液晶に依存することなく高精度な補償を行うことができる。
【００２６】
本実施形態において、温度センサ回路１００の出力は、製造プロセスに依存しないようになっている。すなわち温度センサ回路１００からの出力は、製造プロセスに依存しない絶対値である。そのため、温度センサ回路１００では、検査時に以下に述べる調整を行って、製造プロセスに依存しない出力を行う。このような温度センサ回路１００の出力を用いることで、ユーザは、温度センサ回路１００からの出力を環境温度と対応付けることができるので、例えば相対的な変化により温度依存性を特定する場合に比べて、該絶対値に対応する環境温度を特定した後、該環境温度に対応した設定値を求めるだけでよい。したがって、この場合には、制御を簡素化し、かつより高精度な温度補償が可能となる。
【００２７】
２． 温度センサ回路
図２に、温度センサ回路の構成例を示す。
【００２８】
温度センサ回路１００は、ヒューズ回路（広義には調整回路）１２０、電流発生回路１３０、電圧発生回路１４０、Ａ／Ｄ変換回路１５０を含む。また温度センサ回路１００は、調整可能な基準電圧を発生する基準電圧発生回路１１０を含むことができる。
【００２９】
ヒューズ回路１２０は、基準電圧が供給される基準電圧信号線と、接地線との間に、直列に接続された抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を含む。そして、抵抗群Ｒ２に接続された溶断可能なヒューズ素子を選択することで、抵抗群Ｒ２の分割比を調整することができるようになっている。この抵抗群Ｒ２の分割点から第１の分割電圧が取り出される。
【００３０】
図３に、ヒューズ回路の詳細な構成例を示す。
【００３１】
ヒューズ回路１２０は、６ビットＢ０〜Ｂ５で表される６４種類の分割点のいずれか１つから、第１の分割電圧を出力する。そのためヒューズ回路１２０は、６４個の分割点ＤＶ０〜ＤＶ６３に接続された信号線が入力されるセレクタ群を含む。セレクタ群を構成する各セレクタ回路は、２入力１出力選択回路である。セレクタ群は、第１段目で６４種類の分割点から３２種類の分割点を選択し、第２段目で３２種類の分割点から１６種類の分割点を選択し、最終的に第６段目で選択した１つの分割点の電圧を、第１の分割電圧として出力するようになっている。各段では、６ビットの各ビットが選択制御信号として供給されている。
【００３２】
各ビットの状態が保持されるビット信号線は、高抵抗の抵抗回路を介してプルアップされており、かつヒューズ素子を介して接地される。したがって、ヒューズ素子が溶断されていないビット信号線の状態は「０」となり、ヒューズ素子が溶断されたビット信号線の状態は「１」となる。これにより、各ビット信号線に接続されたヒューズ素子を溶断するか否かを選択することで、抵抗群Ｒ２の任意の分割点を選択することができる。
【００３３】
例えば抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の抵抗比が「２：２：７」である場合、ヒューズ回路１２０は、基準電圧を「４：７」に分割した電圧から「２：９」に分割した電圧までの間の６４種類の電圧を、第１の分割電圧として出力することができる。
【００３４】
なお図３では、ヒューズ回路１２０は、基準電圧を抵抗群Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３により抵抗分割されたものとして説明しているが、これに限定されるものではない。例えばヒューズ回路１２０は、基準電圧自体を第１の分割電圧として出力させるように構成することも可能である。
【００３５】
図２に戻って説明を続ける。ヒューズ回路１２０から出力された第１の分割電圧は、電流発生回路１３０に入力される。
【００３６】
電流発生回路１３０は、そのソース端子が基準電圧信号線に接続されるｐ型トランジスタ１３２、１３４と、そのソース端子が接地されるｎ型トランジスタ１３６とを含む。ｐ型トランジスタ１３２のゲート端子とドレイン端子とは互いに接続される。ｐ型トランジスタ１３２、１３４のゲート端子は、互いに接続される。ｐ型トランジスタ１３２のドレイン端子は、ｎ型トランジスタ１３６のドレイン端子に接続される。ｐ型トランジスタ１３４のドレイン端子は、電圧発生回路１４０に接続される。
【００３７】
このような構成の電流発生回路１３０は、ヒューズ回路１２０で調整された第１の分割電圧が供給されるｎ型トランジスタ１３６のゲート電圧に応じて、ｎ型トランジスタ１３６のドレイン電流が制御される。ｐ型トランジスタ１３２、１３４はカレントミラー構造となっているため、例えばｐ型トランジスタ１３２、１３４のＷ／Ｌ（チャネル幅／チャネル長）が「１：２」の場合、ｐ型トランジスタ１３４のドレイン電流ＩＩＮは、ｎ型トランジスタ１３２のドレイン電流ＩＤの２倍となる。
【００３８】
ｐ型トランジスタ１３４のドレイン電流ＩＩＮは、電圧発生回路１４０に入力される。
【００３９】
電圧発生回路１４０は、ダイオード素子を有する。ダイオード素子のアノード（ａｎｏｄｅ）は、ｐ型トランジスタ１３４のドレイン端子に接続される。ダイオード素子のカソード（ｃａｔｈｏｄｅ）は、接地される。したがって、電圧発生回路１４０では、ダイオード素子に流れるドレイン電流ＩＩＮに応じて、ダイオード素子の両端に電圧が発生し、アナログ電圧として出力される。図２では駆動能力を高めるために、ボルテージフォロワ接続されたオペアンプ回路１４２を介して、アナログ電圧出力端子からアナログ電圧ＳＶＤが出力される。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換回路１５０は、アナログ電圧出力端子から出力されるアナログ電圧ＳＶＤをデジタル値に変換する。そのためＡ／Ｄ変換回路１５０は、コンパレータ１５２を含む。
【００４１】
コンパレータ１５２は、アナログ電圧ＳＶＤと第２の分割電圧ＳＶＣとを比較し、その比較結果を出力する。コンパレータ１５２は、例えばアナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより高い場合は「１」、アナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより低い場合は「０」といった比較結果を出力し、或いは逆に例えばアナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより高い場合は「０」、アナログ電圧ＳＶＤが第２の分割電圧ＳＶＣより低い場合は「１」といった比較結果を出力する。
【００４２】
第２の分割電圧は、基準電圧信号線と接地線との間に直列に接続される抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃのうち、抵抗群Ｒｂの分割点から取り出される。そして、抵抗群Ｒｂのいずれかの分割点を選択するかは、可変制御回路１５４により行われる。可変制御回路１５４は、インクリメント又はデクリメントを行うカウンタ１５６のカウント値により制御される。
【００４３】
抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの抵抗比は、基準電圧の温度依存性と、アナログ電圧の温度依存性とを考慮して決定されることが望ましい。
【００４４】
図４に、基準電圧とアナログ電圧の温度依存性を模式的に示す。
【００４５】
横軸に環境温度を−４０℃から８５℃までを示し、縦軸に基準電圧ＳＶとアナログ電圧ＳＶＤの変化を示す。基準電圧ＳＶ、アナログ電圧ＳＶＤは、環境温度が高くなると電圧が低くなり、両電圧の温度依存性を示す傾きが異なる。図４に示すようにアナログ電圧ＳＶＤの方が傾きが大きく、温度依存性が大きい。
【００４６】
したがって、抵抗群Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃの抵抗比は、基準電圧ＳＶの温度依存性を考慮し、かつ基準電圧ＳＶを抵抗分割した第２の分割電圧ＳＶＣが少なくともアナログ電圧ＳＶＤが変化する範囲を含むように決めることが望ましい。こうすることで、第２の分割電圧をアナログ電圧ＳＶＤと同等とした場合に、第２の分割電圧を得るためのデジタル値を取得することができることになる。
【００４７】
次に、このような抵抗群Ｒｂの分割点から第２の分割電圧を取り出す可変制御回路１５４についてより具体的に説明する。
【００４８】
図５に、カウンタのカウント値を用いて抵抗群Ｒｂの分割点から第２の分割電圧を取り出す可変制御回路の構成例を示す。
【００４９】
可変制御回路１５４は、クロックＣＬＫに同期してインクリメント又はデクリメントを行う７ビットのカウンタ１５６のカウント値に基づき、７ビットで表される１２８種類の分割点の電圧のうちいずれか１つの電圧を第２の分割電圧として出力することができる。このような可変制御回路１５４は、図３に示すヒューズ回路１２０のセレクタ群と同様の構成をなしている。したがって、インクリメント又はデクリメントのたびにカウンタ１５６の出力Ｑａ〜Ｑｇが変化し、出力Ｑａ〜Ｑｇの値に応じて、選択される分割点が変化することになる。
【００５０】
例えばカウント値が「０」のとき分割点ＤＶ１０の電圧が第２の分割電圧として出力されるとき、インクリメントされるたびに、分割点ＤＶ１１、ＤＶ１２、・・・、ＤＶ１１２７の電圧が順次第２の分割電圧として出力される。このとき第２の分割電圧は、基準電圧ＳＶを抵抗分割した分圧であり、図６に示すように基準電圧ＳＶの温度勾配と同等の温度勾配を有する。
【００５１】
この場合、カウント値が大きくなると第２の分割電圧が低くなっていくので、アナログ電圧ＳＶＤの温度特性と第２の分割電圧ＳＶＣの温度特性とが交わる点がある。環境温度における交点を検出するのが、図２に示すコンパレータ１５２である。
【００５２】
図２において、コンパレータ１５２の出力は、エッジ検出回路１５８に入力される。エッジ検出回路１５８は、コンパレータ１５２の比較結果が「０」から「１」、又は「１」から「０」に変化したことを検出し、例えばパルスとしてレジスタ１６０に対して出力する。レジスタ１６０には、カウンタ１５６からのカウント値が供給され、エッジ検出回路１５８の検出結果に基づいて、該カウント値を保持する。例えば図７に示すようにクロックＣＬＫに同期してカウント値がインクリメントされて、アナログ電圧ＳＶＤと第２の分割電圧ＳＶＣとが同等となると、コンパレータ１５２の出力が変化し、エッジ検出回路１５８から出力されたパルスに同期して、レジスタ１６０はカウンタ１５６のカウント値をラッチする。レジスタ１６０に保持されたカウント値は、図示しない読み出し線を介して、外部のＣＰＵ等から読み出される。
【００５３】
ところで、７ビットにより１２８状態を表すことができるので、各状態を各環境温度に割り当てると、環境温度−４０℃から８７℃までの各状態をカウント値で特定することができる。したがって上述の構成のＡ／Ｄ変換回路１５０の環境温度と、カウント値（デジタル値）とを対応付けることができる。
【００５４】
なお図２では、基準電圧を基準電圧発生回路１１０で発生させるようにしているが、これに限定されるものではない。基準電圧発生回路１１０は、例えば６ビットで表される６４状態の抵抗Ｒの抵抗分割比を任意に変更することで、所望の基準電圧を発生させることができる。この基準電圧発生回路１１０でも、図３に示すヒューズ回路１２０のセレクタ群を用いて、所与の設定レジスタに設定された６ビットデータに基づいて任意の抵抗比を設定できるように構成することができる。ここで、基準電圧は、昇圧回路を用いずにレギュレータ等で電圧を調整するために、外部から供給されるシステム電源の電圧より低いことが望ましい。また基準電圧は、システム電源の電圧より、レギュレータ等の電圧の調整誤差範囲分を考慮した電圧であることが望ましい。例えばシステム電源が３Ｖ電源の場合、基準電圧は３Ｖの許容誤差が−１０％である２．７Ｖより低い電圧であることが望ましい。更に例えば調整誤差範囲が０．２Ｖであった場合には基準電圧は、２．５Ｖ以下である例えば２．２Ｖ程度であることが望ましい。
【００５５】
３． 温度センサ回路の調整方法
次に、このような構成の温度センサ回路の調整方法について説明する。
【００５６】
一般に、図８に示すような電圧発生回路１４０に含まれるダイオード素子に流れる電流は、その電流が大きい場合と小さい場合とで、両端に発生する電圧の変化の温度特性が異なる。したがって、ダイオード素子に流れる電流を一定にすることが望ましい。
【００５７】
ところで、図９では、プロセス条件の異なる５種類のダイオード素子について、各環境温度における電流−電圧変換特性を示している。また図１０では、ダイオード素子に流れる電流ＩＩＮが６μＡのときの温度勾配を示している。このように、ダイオード素子の両端に発生する電圧は、電流ＩＩＮが一定で、かつ温度が一定のとき、製造プロセス依存がないことがわかる。また、電流ＩＩＮが一定のとき、温度依存性を示す温度勾配も製造プロセス依存がないことがわかる。
【００５８】
したがって、ダイオード素子に流れる電流が一定の場合には、ダイオード素子の両端の電圧も製造プロセス依存がなく一定である。そのため、環境温度に対応したアナログ電圧を出力させるように、製造プロセスに応じてダイオード素子に流す電流を調整すればよい。より具体的には、アナログ電圧ＳＶＤが目標電圧となるように、ヒューズ回路１２０の分割点を選択して出力される第１の分割電圧を調整し、調整時の環境温度に対応したアナログ電圧を得るためのダイオード素子の電流をトリミングすることができる。これにより、ユーザはアナログ電圧出力端子を介して取り出されるアナログ電圧ＳＶＤにより、取り込み時の環境温度を特定することができる。
【００５９】
３．１ アナログ電圧による調整
図１１に、温度センサ回路のアナログ電圧による調整フローの一例を示す。
【００６０】
まず、基準電圧発生回路１１０を用いて、目的とする基準電圧となるように調整する（ステップＳ４００）。
【００６１】
続いて、環境温度を取り込み（ステップＳ４０１）、取り込んだ環境温度に対応して予め登録されたアナログ電圧の値（広義には、目標値）を特定する（ステップＳ４０２）。これは、ＣＰＵ等が図１２に示す対応テーブルを参照して、取り込んだ環境温度Ｔ０に対応したアナログ電圧Ｖ０を求めるようにすることができる。
【００６２】
そして、アナログ電圧の値が、ステップＳ４０２で特定したアナログ電圧Ｖ０となるように、ヒューズ回路１２０の分割点を選択して第１の分割電圧を調整する（ステップＳ４０３）。これは、ＣＰＵ等が図３に示す各ビット信号線の値を一時的に設定するレジスタの内容を書き換えながら、出力端子ＳＶＤからのアナログ電圧を監視することで、最適な分割点を選択することができる。
【００６３】
３．２ デジタル値による調整
温度センサ回路１００は、アナログ電圧をデジタル変換したデジタル値を用いて調整することができる。この場合、アナログ値を外部でデジタル変換することが不要となるため、Ａ／Ｄ変換の精度に依存することなく、高精度で調整することができる。、
図１３に、温度センサ回路のデジタル値による調整フローの一例を示す。
【００６４】
まず、基準電圧発生回路１１０を用いて、目的とする基準電圧となるように調整する（ステップＳ５００）。
【００６５】
続いて、環境温度を取り込み（ステップＳ５０１）、取り込んだ環境温度に対応して予め登録されたカウント値（デジタル値）（広義には、目標値）を特定する（ステップＳ５０２）。これは、ＣＰＵ等が図１４に示す対応テーブルを参照して、取り込んだ環境温度Ｔ０に対応したカウント値ＣＮ０を求めるようにすることができる。
【００６６】
そして、カウンタ１５６の動作を開始させ（ステップＳ５０３）、コンパレータ１５２の出力が切り替わったときにレジスタ１６０で保持されたかうんと値を読み出し、ステップＳ５０２で特定したカウント値となるようにヒューズ回路１２０から出力される第１の分割電圧を調整する（ステップＳ５０４）。
【００６７】
３．３ 電子ボリュームの調整
図１５に、図１に示す半導体集積回路の電子ボリュームの調整フローの一例を示す。
【００６８】
図１１又は図１３に示したように、アナログ電圧又は該アナログ値をデジタル変換したデジタル値を用いて温度センサ回路１００を調整することで、温度センサ回路１００を内蔵する半導体集積回路の製造プロセスに依存しないアナログ電圧又はデジタル値を取得することができる。したがって、ＣＰＵ２０が温度センサ回路１００から出力されるアナログ電圧又はデジタル値を取り込む（ステップＳ６００）。
【００６９】
そしてＣＰＵ２０は、取り込んだアナログ電圧又はデジタル値により対応する設定値を特定する（ステップＳ６０１）。これはＣＰＵ２０は、ステップＳ６００で取り込まれたアナログ電圧又はデジタル値から、ステップＳ６００の取り込みが行われた環境温度Ｔ１を特定することができる。したがって、ＣＰＵ２０は、環境温度Ｔ１に対応して予め登録された設定値を、設定テーブルを参照して求めればよい。
【００７０】
続いてＣＰＵ２０は、ステップＳ６０１で特定した設定値を用いて半導体集積回路１０の電子ボリューム２００の設定を行う（ステップＳ６０２）。
【００７１】
ここで、本実施形態の効果を説明するために、比較例における電子ボリュームの調整フローについて説明する。比較例では、温度センサ回路が、製造プロセス依存のセンサ出力しか行うことができないため、以下のようなフローで温度補償が行われる。
【００７２】
図１６に、比較例における半導体集積回路の電子ボリュームの調整フローの一例を示す。
【００７３】
比較例において、まずＣＰＵは、環境温度Ｔ０℃におけるアナログ電圧Ｖ０を取得する（ステップＳ７００）。
【００７４】
続いて、ＣＰＵは、環境温度Ｔ１℃におけるアナログ電圧Ｖ１を取得する（ステップＳ７０１）。
【００７５】
そしてＣＰＵは、取得した環境温度Ｔ０におけるアナログ電圧Ｖ０からアナログ電圧Ｖ１に変化したときの環境温度をＴ１として推測し、環境温度Ｔ１に対応する電子ボリュームに対する設定値を特定する（ステップＳ７０２）。
【００７６】
続いてＣＰＵは、ステップＳ７０２で特定した設定値を用いて半導体集積回路の電子ボリュームの設定を行うことになる（ステップＳ７０３）。
【００７７】
このように比較例では、例えば相対的な変化により温度依存性を特定するため、製造プロセス変動、取得したアナログ電圧の精度、相対的な評価を行う場合の評価アルゴリズムの誤差等によって電子ボリュームに設定すべき値が異なり、高精度な温度補償を行うことが困難となる。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、温度センサ回路１００からの出力が製造プロセスに依存しない絶対値であるため、該絶対値から環境温度を特定することができ、ＣＰＵ２０は該環境温度に対応する設定値を求めるだけでよい。したがって、この場合には、制御を簡素化し、かつより高精度な温度補償が可能となる。
【００７９】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００８０】
また上述の実施形態では、調整回路としてヒューズ回路を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではない。調整回路は、調整可能な電圧を発生する回路であればよい。
【００８１】
また図２では基準電圧発生回路１１０を用いて基準電圧信号線に基準電圧を供給するようにしているが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における温度センサ回路を内蔵する半導体集積回路の構成の概要を示すブロック図である。
【図２】温度センサ回路の回路構成図である。
【図３】ヒューズ回路の回路構成図である。
【図４】基準電圧とアナログ電圧の温度依存性を模式的に示す説明図である。
【図５】可変制御回路の構成例を示す回路構成図である。
【図６】第２の分割電圧の温度勾配を模式的に示す説明図である。
【図７】Ａ／Ｄ変換回路の動作タイミングの一例を示すタイミング図である。
【図８】ダイオード素子に流れる電流に応じて両端に発生する電圧の温度特性を示す説明図である。
【図９】プロセス条件の異なるダイオード素子の各環境温度における電流−電圧変換特性を示す説明図である。
【図１０】プロセス条件の異なるダイオード素子の温度勾配を示す説明図である。
【図１１】温度センサ回路のアナログ電圧による調整フローの一例を示すフロー図である。
【図１２】環境温度に対応して設定されるアナログ電圧の対応テーブルを示す説明図である。
【図１３】温度センサ回路のデジタル値による調整フローの一例を示すフロー図である。
【図１４】環境温度に対応して設定されるカウント値の対応テーブルを示す説明図である。
【図１５】本実施形態における電子ボリュームの調整方法の一例を示すフロー図である。
【図１６】比較例における電子ボリュームの調整方法の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１０ 半導体集積回路
２０ ＣＰＵ
１００ 温度センサ回路
１１０ 基準電圧発生回路
１２０ ヒューズ回路（調整回路）
１３０ 電流発生回路
１３２、１３４ ｐ型トランジスタ
１３６ ｎ型トランジスタ
１４０ 電圧発生回路
１４２ オペアンプ回路
１５０ Ａ／Ｄ変換回路
１５２ コンパレータ
１５４ 可変制御回路
１５６ カウンタ
１５８ エッジ検出回路
１６０ レジスタ
２００ 電子ボリューム
３００ 電源回路
Claims (5)
- 基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、
前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、
ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、
前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路と、
を含むことを特徴とする温度センサ回路。 - 電源回路と、
請求項１記載の温度センサ回路と、
前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうち少なくとも１つを出力する端子と、
所与の設定値に基づいて前記電源回路が出力する電圧を調整する電子ボリュームと、
を含み、
前記所与の設定値は、
前記アナログ電圧及び前記デジタル値のうちいずれか一方に基づいて決定されることを特徴とする半導体集積回路。 - 基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、
前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、
ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路と、
前記基準電圧を分割した第２の分割電圧と前記アナログ電圧とを比較して、前記アナログ電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、
取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、
前記デジタル値が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整することを特徴とする温度センサ回路の調整方法。 - 基準電圧を分割した第１の分割電圧を発生する調整回路と、
前記第１の分割電圧がゲート端子に供給されるトランジスタ素子を有し、該トランジスタ素子のゲート電圧に応じた電流を発生する電流発生回路と、
ダイオード素子を有し、前記電流が供給されるダイオード素子の両端に発生するアナログ電圧を発生する電圧発生回路とを含む温度センサ回路の調整方法であって、
取り込んだ環境温度に関連付けられた目標値を特定し、
前記アナログ電圧が前記目標値となるように前記第１の分割電圧を調整することを特徴とする温度センサ回路の調整方法。 - 請求項３又は４において、
前記目標値を特定するのに先立って、
取り込んだ環境温度に対応した基準電圧を発生させることを特徴とする温度センサ回路の調整方法。
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