JP2500507B2 - Temperature detection circuit - Google Patents

Temperature detection circuit

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JP2500507B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、温度検出回路に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature detecting circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水晶発振器の温度補償を行なう場
合、温度検出回路として例えばリングオシレータとかサ
ーミスタが用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when performing temperature compensation of a crystal oscillator, for example, a ring oscillator or a thermistor is used as a temperature detecting circuit.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】温度検出回路としてリ
ングオシレータを用いる場合には、その発振周波数を低
く抑えて消費電流を低減させるため、CMOSインバー
タを多段接続するかあるいは容量素子を接続しなければ
ならない。そのため集積化した場合に、面積が大きくな
るかあるいは外付素子を必要とする欠点がある。
When a ring oscillator is used as the temperature detecting circuit, CMOS inverters must be connected in multiple stages or a capacitive element must be connected in order to suppress the oscillation frequency and reduce the current consumption. I won't. Therefore, when integrated, there is a drawback that the area becomes large or an external element is required.

【0004】またサーミスタを用いる場合には、集積化
ができないため外付けしなければならない欠点がある。
Further, when the thermistor is used, there is a drawback that it cannot be integrated and must be externally attached.

【0005】本発明の目的は小面積内での集積化が可能
で、かつ、消費電流の小さな温度検出回路を提供するこ
とである。
An object of the present invention is to provide a temperature detecting circuit which can be integrated within a small area and consumes a small amount of current.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、信号発生手段
が発生する基本周波数信号を、遅延時間が温度に応じて
変化する遅延手段によって遅延し、この遅延された信号
と上記基本周波数信号とを比較する比較手段の出力に基
づいて温度を検出することにより上記目的を達成してい
る。
According to the present invention, a fundamental frequency signal generated by a signal generating means is delayed by a delay means whose delay time changes according to temperature, and the delayed signal and the fundamental frequency signal are The above-mentioned object is achieved by detecting the temperature based on the output of the comparing means for comparing.

【0007】[0007]

【実施例】以下、この発明を図面に示す一実施例に基づ
いて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to an embodiment shown in the drawings.

【0008】図1において、1は信号発生手段を構成す
る信号発生回路で、水晶発振回路2および分周回路3か
らなり、水晶発振回路2から出力される基準周波数信号
を分周回路3で所定の基本周波数信号に分周して出力す
る。4は遅延手段を構成する遅延回路で、3段のインバ
ータ5〜5およびコンデンサ6,6からなる充放電回路
を構成しており、温度の変化に応じてインバータ5のし
きい値Vthが変化するため、充放電時間が変化すること
により遅延時間tが変化する。本例では、周囲温度がT1
℃のとき遅延時間がt1となるように設定する。なお、必
要な遅延時間は充分小さいのでコンデンサ6、6の容量
は数pF程度でよく、この遅延回路4は集積可能であ
る。7はカウンタ、8は比較手段を構成するNANDゲ
ート、9、10はインバータである。11、12はAN
Dゲート、13は温度データ変換部で、Pチャネル・ト
ランジスタ14、Nチャネル・トランジスタ15、抵抗
16(抵抗値R)およびコンデンサ17(容量Ca)か
らなり、NANDゲート8からの出力信号dのパルス幅
t(温度データ)を電圧に変換する。18はA/D変換
回路で温度データ変換部13からのアナログ入力をデジ
タルデ―タに変換する。19はラッチ回路で、ANDゲ
ート12の出力信号eの立下がりでA/D変換回路18
からのデータをラッチする。20はROMで予め温度補
償用のデータを記憶させてあり、ラッチ回路19の出力
に応じたデータを出力するものである。21はD/A変
換回路でROM20のデジタル出力信号をアナログ信号
に変換する。22は抵抗、23は可変容量ダイオードで
あり、D/A変換回路21の出力に応じて容量が変化す
る。
In FIG. 1, reference numeral 1 is a signal generating circuit which constitutes a signal generating means and comprises a crystal oscillating circuit 2 and a frequency dividing circuit 3, and a reference frequency signal outputted from the crystal oscillating circuit 2 is predetermined by the frequency dividing circuit 3. The fundamental frequency signal of is divided and output. Reference numeral 4 denotes a delay circuit which constitutes a delay means, which constitutes a charge / discharge circuit comprising three stages of inverters 5 to 5 and capacitors 6 and 6, and the threshold value Vth of the inverter 5 changes in accordance with the temperature change. Therefore, the delay time t changes as the charge / discharge time changes. In this example, the ambient temperature is T1
Set so that the delay time is t1 at ℃. Since the required delay time is sufficiently small, the capacitance of the capacitors 6 and 6 may be about several pF, and the delay circuit 4 can be integrated. Reference numeral 7 is a counter, 8 is a NAND gate forming a comparing means, and 9 and 10 are inverters. 11 and 12 are AN
The D gate, 13 is a temperature data conversion unit, which is composed of a P-channel transistor 14, an N-channel transistor 15, a resistor 16 (resistance value R) and a capacitor 17 (capacitance Ca), and outputs a pulse of the output signal d from the NAND gate 8. The width t (temperature data) is converted into a voltage. An A / D conversion circuit 18 converts the analog input from the temperature data conversion unit 13 into digital data. Reference numeral 19 is a latch circuit, and when the output signal e of the AND gate 12 falls, the A / D conversion circuit 18
Latch data from. Reference numeral 20 denotes a ROM that stores temperature compensation data in advance and outputs data according to the output of the latch circuit 19. A D / A conversion circuit 21 converts the digital output signal of the ROM 20 into an analog signal. Reference numeral 22 is a resistor, and 23 is a variable capacitance diode, the capacitance of which changes according to the output of the D / A conversion circuit 21.

【0009】上記構成は、抵抗22および可変容量ダイ
オード23を除いて全て集積化してある。
The above structure is integrated except for the resistor 22 and the variable capacitance diode 23.

【0010】次に動作について図2を参照に説明する。
a、b、c、d、e、f、gは図1のa、b、c、d、
e、f、gの出力信号を表している。
Next, the operation will be described with reference to FIG.
a, b, c, d, e, f, g are a, b, c, d, in FIG.
The output signals of e, f, and g are shown.

【0011】周囲温度がT1℃の場合の動作は、次の通り
である。
The operation when the ambient temperature is T1 ° C. is as follows.

【0012】信号発生回路1から図2aのパルスP1が
発生する。このパルスP1は遅延回路4によって図2b
のパルスP1' のごとくレベル反転されるとともに遅延
される。カウンタ7は信号発生回路1の出力信号をカウ
ントし、図2cのような出力を生じる。そのため、パル
スP1が発生することにより図2dのパルスP2がNA
NDゲート8から生じることになる。このパルスP2の
パルス幅は温度の変化に応じて変化する遅延回路4の遅
延時間となるので、このパルスP2のパルス幅が温度デ
ータとなる。本例では、周囲温度がT1℃なのでパルスP
2のパルス幅はt1となる。パルスP2が出力されている
間、Pチャネル・トランジスタ14がオンになり、この
とき、Nチャネル・トランジスタ15はオフになってい
るのでコンデンサ17が充電され、端子gの電圧Vgが
上昇する。この電圧VgはVg=Vdd(1−e
-t・n/Ca・R )で表わされ、NANDゲート8からの出力
信号dのパルス幅t(温度データ)に応じて変化する。
すなわち、温度データ変換部13で、温度データをP2
のパルス幅から電圧に変換することになる。nはカウン
ト数で、本例ではカウンタ7の設定により、n=3とし
てある。この電圧VgはA/D変換回路18でデジタル
データに変換されラッチ回路19に供給される。続い
て、図2aのパルスP3、パルスP4が発生すると、こ
のパルスP3、P4は図2bのパルスP2' P3' のご
とく遅延回路4で遅延され、図2dのごとくパルスP
5、P6がNANDゲート8から生じ、上記と同様にコ
ンデンサ17が充電される。こうしてコンデンサ17は
電圧Vg1に充電され、これがA/D変換回路18でデ
ジタルデータに変換され、ラッチ回路19に供給され
る。そしてパルスP4の立下がりによってカウンタ7が
トリガされ、その出力cが“0”になると、ANDゲー
ト12の出力が図2eのごとく“1”になり、信号発生
回路1より図2aのごとくパルスP7が発生すると、A
NDゲート12の出力は図2eのごとく“0”になる。
この出力eの立下がりによってラッチ回路19はトリガ
され、A/D変換回路18からの温度データをラッチ
し、このデータがROM20のアドレス信号となる。R
OM20はラッチ回路19の出力に応じた予め記憶して
ある温度補償用のデータを出力しD/A変換回路21で
アナログ信号に変換して出力することにより可変容量ダ
イオード23に印加する電圧が変化する。可変容量ダイ
オード23の容量の変化によって、水晶発振回路2の発
振周波数が調整されて温度補償が行なわれる。
The signal generating circuit 1 produces the pulse P1 of FIG. 2a. This pulse P1 is output by the delay circuit 4 from FIG.
Pulse P1 'is level-inverted and delayed. The counter 7 counts the output signals of the signal generating circuit 1 and produces an output as in FIG. 2c. Therefore, when the pulse P1 is generated, the pulse P2 of FIG.
It will come from the ND gate 8. Since the pulse width of this pulse P2 is the delay time of the delay circuit 4 which changes according to the change in temperature, the pulse width of this pulse P2 becomes temperature data. In this example, the ambient temperature is T1 ℃, so pulse P
The pulse width of 2 is t1. While the pulse P2 is being output, the P-channel transistor 14 is turned on. At this time, since the N-channel transistor 15 is turned off, the capacitor 17 is charged and the voltage Vg at the terminal g rises. This voltage Vg is Vg = Vdd (1-e
-tn / CaR ) and changes according to the pulse width t (temperature data) of the output signal d from the NAND gate 8.
That is, the temperature data conversion unit 13 converts the temperature data into P2.
The pulse width of will be converted to voltage. n is the number of counts, and in this example, n = 3 is set by setting the counter 7. This voltage Vg is converted into digital data by the A / D conversion circuit 18 and supplied to the latch circuit 19. Then, when the pulse P3 and the pulse P4 of FIG. 2a are generated, these pulses P3 and P4 are delayed by the delay circuit 4 like the pulse P2 ′ P3 ′ of FIG.
5, P6 arise from NAND gate 8 and capacitor 17 is charged as above. In this way, the capacitor 17 is charged to the voltage Vg1, which is converted into digital data by the A / D conversion circuit 18 and supplied to the latch circuit 19. Then, when the counter c is triggered by the falling edge of the pulse P4 and its output c becomes "0", the output of the AND gate 12 becomes "1" as shown in FIG. 2e, and the signal generation circuit 1 outputs the pulse P7 as shown in FIG. 2a. Occurs, A
The output of the ND gate 12 becomes "0" as shown in FIG. 2e.
The fall of the output e triggers the latch circuit 19 to latch the temperature data from the A / D conversion circuit 18, and this data becomes the address signal of the ROM 20. R
The OM 20 outputs the temperature compensation data stored in advance according to the output of the latch circuit 19 and converts it into an analog signal by the D / A conversion circuit 21 to output it, thereby changing the voltage applied to the variable capacitance diode 23. To do. The oscillation frequency of the crystal oscillation circuit 2 is adjusted by the change of the capacitance of the variable capacitance diode 23 to perform temperature compensation.

【0013】また、パルスP7が発生するによりAND
ゲート11からは図2fのごとくパルスP8が出力さ
れ、このパルスP8が出力されることによってNチャネ
ル・トランジスタ15がオンになり、このときPチャネ
ル・トランジスタ14はオフになっているのでコンデン
サ17の充電電圧が瞬時に放電する。以下、上記同様の
動作を繰り返し、信号発生回路1の温度補償を行う。
Further, when the pulse P7 is generated, AND
A pulse P8 is output from the gate 11 as shown in FIG. 2f, and the output of this pulse P8 turns on the N-channel transistor 15. At this time, the P-channel transistor 14 is turned off. The charging voltage is instantly discharged. Thereafter, the same operation as described above is repeated to perform temperature compensation of the signal generating circuit 1.

【0014】図2の後半部の波形は、温度が変化した場
合の各部の波形を示しており、遅延回路4の遅延時間が
長くなるに従ってコンデンサ17の充電電圧が高くな
り、その電圧値に応じた温度補償が行なわれる。
The waveform of the latter half of FIG. 2 shows the waveform of each part when the temperature changes. The longer the delay time of the delay circuit 4 is, the higher the charging voltage of the capacitor 17 becomes. Temperature compensation is performed.

【0015】なお、上記の実施例では、カウンタ7を用
いることによって、3つの基本周波数信号の遅延時間を
加算する形で電圧に変換したが、この数は適宜任意に設
定可能である。
In the above embodiment, the counter 7 is used to convert the voltage into a voltage by adding the delay times of the three fundamental frequency signals, but this number can be set arbitrarily.

【0016】基本周波数信号が1パルス発生するごとに
上記のような温度補償動作を行なう例について図3に基
づいて説明する。
An example in which the above temperature compensation operation is performed every time one pulse of the fundamental frequency signal is generated will be described with reference to FIG.

【0017】同図において、24はインバータで分周回
路3からの基本周波数信号をレベル反転してNチャネル
・トランジスタ15に供給するためのものである。
In the figure, reference numeral 24 is an inverter for level-inverting the basic frequency signal from the frequency dividing circuit 3 and supplying it to the N-channel transistor 15.

【0018】次に動作について図4を参照にして説明す
る。なお、図1と同一番号は同一のものを示し、図4の
a、b、h、gは図3のa、b、h、gの出力信号を表
している。
Next, the operation will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same components, and a, b, h, and g in FIG. 4 represent the output signals of a, b, h, and g in FIG.

【0019】信号発生回路1から図4aのパルスP9が
発生すると、遅延回路4からは図4bのパルスP9' が
生じ、その遅延時間t1に対応した幅のパルスP10(図
2h)がNANDゲート8から生じることになる。この
パルスP10が出力されている間、Pチャネル・トラン
ジスタ14がオンになり、図4gのようにコンデンサ1
7が充電される。この充電電圧はA/D変換回路18で
デジタルデータに変換され、ラッチ回路19に供給され
るこのデータは、パルスP10の立上りによりラッチ回
路19にラッチされる。このラッチされたデータに基づ
いて、上記実施例と同様にして信号発生回路1の温度補
償が行なわれる。そして、信号発生回路1がパルスP9
を出力し、図4aのごとく“0”になると、Nチャネル
・トランジスタ15がオンになり、このときPチャネル
・トランジスタ14はオフになっているので、コンデン
サ17の充電電圧が放電される。以下、上記同様の動作
を繰り返し信号発生回路1の温度補償を行う。
When the pulse P9 of FIG. 4a is generated from the signal generating circuit 1, the pulse P9 'of FIG. 4b is generated from the delay circuit 4, and the pulse P10 (FIG. 2h) of the width corresponding to the delay time t1 is generated. Will result from While the pulse P10 is being output, the P-channel transistor 14 is turned on, and the capacitor 1 is turned on as shown in FIG. 4g.
7 is charged. This charging voltage is converted into digital data by the A / D conversion circuit 18, and this data supplied to the latch circuit 19 is latched in the latch circuit 19 at the rising edge of the pulse P10. Based on the latched data, temperature compensation of the signal generating circuit 1 is performed in the same manner as in the above embodiment. Then, the signal generating circuit 1 outputs the pulse P9.
Is output and becomes "0" as shown in FIG. 4a, the N-channel transistor 15 is turned on and the P-channel transistor 14 is turned off at this time, so that the charging voltage of the capacitor 17 is discharged. Thereafter, the same operation as described above is repeated to perform temperature compensation of the signal generating circuit 1.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、基
本周波数信号とその遅延された信号との位相差から温度
を検出するようにしたので、小面積内での集積化が可能
で、かつ、消費電流を小さくすることができる。
As described above in detail, according to the present invention, the temperature is detected from the phase difference between the fundamental frequency signal and its delayed signal, so that integration in a small area is possible. Moreover, the current consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のブロック回路図。FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の動作説明のためのタイミングチャート。FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 1;

【図3】本発明の他の実施例のブロック回路図。FIG. 3 is a block circuit diagram of another embodiment of the present invention.

【図4】図3の動作説明のためのタイミングチャート。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 信号発生手段 4 遅延手段 8 比較手段 1 signal generating means 4 delay means 8 comparing means

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基本周波数信号を発生する信号発生手段
と、 上記基本周波数信号を遅延し、かつ、その遅延時間が温
度に応じて変化する遅延手段と、 上記遅延手段からの出力信号と上記基本周波数信号とを
比較する比較手段とを具備し、 上記比較手段からの出力に基づいて温度を検出する温度
検出回路。
1. A signal generating means for generating a basic frequency signal, a delay means for delaying the basic frequency signal, and a delay time of which changes according to temperature, an output signal from the delay means and the basic signal. A temperature detecting circuit, comprising: a comparing means for comparing with a frequency signal, and detecting a temperature based on an output from the comparing means.
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