JP4642364B2 - Temperature detection circuit, temperature detection device, and photoelectric conversion device - Google Patents

Temperature detection circuit, temperature detection device, and photoelectric conversion device Download PDF

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Description

本発明は温度検出回路に関し、特に低い電源電圧で高い温度係数を達成し、高精度な温度検出を可能にする温度検出回路、このような温度検出回路を用いる温度検出装置、また、このような温度検出装置を用いて得た温度情報をもとに温度に対し安定なセンサ信号を得ることの出来る光電変換装置に関する。   The present invention relates to a temperature detection circuit, in particular, a temperature detection circuit that achieves a high temperature coefficient at a low power supply voltage and enables highly accurate temperature detection, a temperature detection device using such a temperature detection circuit, and such The present invention relates to a photoelectric conversion device capable of obtaining a sensor signal that is stable with respect to temperature based on temperature information obtained using a temperature detection device.

従来、半導体素子の温度特性を利用して温度を検出する温度検出回路がある。その例が特許文献1において提案されている。その構成は、エミッタ面積の異なる第1及び第2のバイポーラトランジスタと、抵抗と第1、第2、及び第3のMOSトランジスタから成るカレントミラー回路とで構成される絶対温度に比例した電流を生成する第1の電流源と、この第1の電流源の出力電流を抵抗にて電圧に変換して出力する回路とから成るものである。さらに特許文献2では前記第1の電流源を低い電源電圧で駆動することを可能にする技術が提案されている。図7に特許文献2に提案されている第1の電流源を用いた温度検出回路を示す。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a temperature detection circuit that detects temperature using temperature characteristics of a semiconductor element. An example thereof is proposed in Patent Document 1. The configuration generates a current proportional to the absolute temperature composed of the first and second bipolar transistors having different emitter areas, a resistor, and a current mirror circuit composed of the first, second, and third MOS transistors. And a circuit for converting the output current of the first current source into a voltage using a resistor and outputting the voltage. Further, Patent Document 2 proposes a technique that makes it possible to drive the first current source with a low power supply voltage. FIG. 7 shows a temperature detection circuit using the first current source proposed in Patent Document 2.

温度検出回路710は、コレクタとベースとを共通接続して接地したエミッタ面積比がN:1のバイポーラトランジスタ704、706と、一端がバイポーラトランジスタ704のエミッタに接続され、他端が演算増幅器701の反転入力端子に接続された抵抗値R1の抵抗703と、ドレインとゲートが共通に演算増幅器701の反転入力端子に接続されると共に、ソースが演算増幅器701の出力端子と電流源707とに接続されたMOSトランジスタ702と、ゲートがMOSトランジスタ702のゲートに接続され、ソースがMOSトランジスタ702のソースと電流源707とに接続され、ドレインが演算増幅器701の非反転入力端子とバイポーラトランジスタ706のエミッタとに接続されたMOSトランジスタ705と、ゲートがMOSトランジスタ702及びMOSトランジスタ705のゲートに接続され、ソースがMOSトランジスタ702及びMOSトランジスタ705のソースに共通に接続され、ドレインが出力端子711と抵抗709の一端とに接続されたMOSトランジスタ708とから第1の電流源が形成されている。この第1の電流源からは、絶対温度比例電流が生成され、他端が接地された抵抗値がRxの抵抗709において電圧に変換されて出力される。また、電流源707は、各素子へ電流を供給する電流源であり、例えば電源電圧VDDなどの電圧源に結合されたカレントミラー回路として実現することが出来る。MOSトランジスタ702及びMOSトランジスタ705は、カレントミラー回路を構成するように接続されており、それぞれのトランジスタサイズを調整することにより、それぞれのMOSトランジスタを流れる電流I1とI2の電流比を調整することが出来る。また、接点V1とV2の電位は、演算増幅器の仮想接地により同電位になっている。ここで、バイポーラトランジスタ704とバイポーラトランジスタ706の逆飽和電流が等しいとすると、抵抗703とバイポーラトランジスタ704、バイポーラトランジスタ706に関する電圧方程式は式(1)で表すことが出来る。

Figure 0004642364
The temperature detection circuit 710 includes a bipolar transistor 704 and 706 having an emitter area ratio of N: 1 that is grounded by commonly connecting a collector and a base, one end connected to the emitter of the bipolar transistor 704, and the other end connected to the operational amplifier 701. A resistor 703 having a resistance value R 1 connected to the inverting input terminal, a drain and a gate are commonly connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 701, and a source is connected to the output terminal of the operational amplifier 701 and the current source 707 MOS transistor 702, the gate is connected to the gate of MOS transistor 702, the source is connected to the source of MOS transistor 702 and current source 707, the drain is the non-inverting input terminal of operational amplifier 701, and the emitter of bipolar transistor 706 The MOS transistor 705 connected to the gate and the gate are connected to the gates of the MOS transistor 702 and the MOS transistor 705, Over scan it is commonly connected to the source of the MOS transistor 702 and the MOS transistor 705, drain the first current source from the connected MOS transistor 708 Metropolitan is formed on the output terminal 711 and one end of a resistor 709. From this first current source, an absolute temperature proportional current is generated, and the resistance value with the other end grounded is converted into a voltage at the resistor 709 of Rx and output. The current source 707 is a current source that supplies a current to each element, and can be realized as a current mirror circuit coupled to a voltage source such as a power supply voltage VDD . The MOS transistor 702 and the MOS transistor 705 are connected so as to form a current mirror circuit, and the current ratio between the currents I 1 and I 2 flowing through each MOS transistor is adjusted by adjusting the size of each transistor. I can do it. The potentials of the contacts V 1 and V 2 are the same due to the virtual ground of the operational amplifier. Here, assuming that the reverse saturation currents of the bipolar transistor 704 and the bipolar transistor 706 are equal, the voltage equation relating to the resistor 703, the bipolar transistor 704, and the bipolar transistor 706 can be expressed by equation (1).
Figure 0004642364

ここで、VTはバイポーラトランジスタの熱電圧、Iはバイポーラトランジスタの逆飽和電流である。また、MOSトランジスタのサイズにより決まる電流比I2/I1をMとすると式(1)より電流I1は式(2)で表すことが出来る。

Figure 0004642364
Here, V T is the thermal voltage of the bipolar transistor, I S is the reverse saturation current of the bipolar transistor. If the current ratio I 2 / I 1 determined by the size of the MOS transistor is M, the current I 1 can be expressed by the equation (2) from the equation (1).
Figure 0004642364

また、MOSトランジスタ702とMOSトランジスタ708のサイズで決まる電流比I3/I1をGとすると出力端子711の電圧VPTATは式(3)で表すことが出来る。

Figure 0004642364
Further, when the current ratio I 3 / I 1 determined by the size of the MOS transistor 702 and the MOS transistor 708 is G, the voltage V PTAT at the output terminal 711 can be expressed by Expression (3).
Figure 0004642364

ここで、VT、ボルツマン定数k、絶対温度T、素電荷qの間にVT=kT/qという関係があることから、出力電圧VPTATと絶対温度Tとの関係は式(4)で表すことが出来る。

Figure 0004642364
Here, since there is a relationship V T = kT / q among V T , Boltzmann constant k, absolute temperature T, and elementary charge q, the relationship between the output voltage V PTAT and the absolute temperature T is expressed by Equation (4). Can be expressed.
Figure 0004642364

式(4)は、括弧内の式でも示したように、電流I1が絶対温度Tに比例して変化するI1(T)で表せることを意味している。 Equation (4) means that the current I 1 can be expressed by I 1 (T) that changes in proportion to the absolute temperature T, as shown in the parenthesized equation.

また、特許文献2ではさらに、低い電源電圧で動作させるために、演算増幅器701をP.GrayおよびR.Meyerによるテキスト“Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (Second Edition)”の752−755ページに記述されている折りたたみ型カスコード演算増幅器で構成するようにしている。
特開平10−332494号公報 特開平8−234853号公報
Further, in Patent Document 2, in order to operate with a low power supply voltage, the operational amplifier 701 is a P.A. Gray and R.A. It is made up of a folding cascode operational amplifier described on pages 752-755 of the text “Analysis and Design of Analog Integrated Circuits (Second Edition)” by Meyer.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-332494 Japanese Patent Laid-Open No. 8-234533

高精度な温度検出を実現するためには、単位温度あたりの出力電圧の変化である温度係数(V/℃)を高くすることが必要である。しかし、特許文献2では低い電源電圧での第1の電流源を使った温度検出に関しては考慮されているが、次のような課題がある。即ち、絶対温度Tと摂氏温度tとの間に、T=t+273の関係があることから、式(4)を出力電圧Vと温度tの式で表現すると式(5)に示すようになる。

Figure 0004642364
In order to realize highly accurate temperature detection, it is necessary to increase the temperature coefficient (V / ° C.), which is a change in output voltage per unit temperature. However, although Patent Document 2 considers temperature detection using the first current source at a low power supply voltage, there are the following problems. That is, since there is a relationship of T = t + 273 between the absolute temperature T and the Celsius temperature t, the expression (4) can be expressed by the expression of the output voltage V and the temperature t as shown in the expression (5). Become.
Figure 0004642364

ここで、式(5)は、括弧内の式で示したように、絶対温度に比例して変化する電流I1が、温度tに比例して変化するI1(t)成分と温度tに対して一定なオフセット成分Offsetとで表されることを意味している。 Here, as shown in the expression in parentheses, the equation (5) is obtained by changing the current I 1 that changes in proportion to the absolute temperature into the I 1 (t) component that changes in proportion to the temperature t and the temperature t. On the other hand, it is expressed by a constant offset component Offset.

図8は式(5)の関係を温度に対する出力電圧の変化として表したグラフである。ここで、図8の参照符号803は温度検出回路710の電源電圧レベルを、参照符号804は温度検出回路710の使用温度範囲を示している。式(5)の第1項は図8のグラフの傾き、第2項はオフセットに相当している。式(5)から分かるように、同じ係数が温度tと定数273とに係っているため、図8における傾きに相当する温度係数とオフセットとをそれぞれ独立に調整することは出来ない。即ち、抵抗比Rx/R1、バイポーラトランジスタのサイズ比N:1、電流比M、Gを変えて温度係数を高くしようとすると、オフセットも大きくなってしまう。結果として高い温度係数を実現しようとすると、図8の破線で表した特性曲線802から実線で示した特性曲線801へと変化する。その結果、温度検出回路710の使用温度範囲内で出力電圧が飽和してしまい、使用温度範囲内での温度検出が出来なくなる。このように温度係数を高くしようとして使用温度範囲内において出力電圧が飽和してしまう現象は、同じ温度係数を実現する場合には電源電圧を低くするほどより顕著になる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship of Equation (5) as a change in output voltage with respect to temperature. Here, reference numeral 803 in FIG. 8 indicates the power supply voltage level of the temperature detection circuit 710, and reference numeral 804 indicates the operating temperature range of the temperature detection circuit 710. The first term of equation (5) corresponds to the slope of the graph of FIG. 8, and the second term corresponds to the offset. As can be seen from equation (5), since the same coefficient is related to the temperature t and the constant 273, the temperature coefficient corresponding to the slope in FIG. 8 and the offset cannot be adjusted independently. That is, when the resistance ratio R x / R 1 , the bipolar transistor size ratio N: 1, and the current ratios M and G are changed to increase the temperature coefficient, the offset also increases. As a result, if a high temperature coefficient is to be realized, the characteristic curve 802 represented by a broken line in FIG. 8 changes to a characteristic curve 801 represented by a solid line. As a result, the output voltage is saturated within the operating temperature range of the temperature detection circuit 710, and temperature detection within the operating temperature range becomes impossible. The phenomenon in which the output voltage is saturated within the operating temperature range in an attempt to increase the temperature coefficient becomes more prominent as the power supply voltage is lowered when the same temperature coefficient is realized.

さらに、半導体素子の温度特性を利用した温度検出回路では製造時の特性ばらつきや電池の消耗、ノイズ等による電源電圧の変動により出力電圧が変動し、温度検出誤差が発生する問題がある。特性ばらつきや電源電圧の変動による影響は、低い電源電圧、高い温度係数の下ではより顕著になるため、その影響による温度検出の誤差を補正して安定に温度検出をすることが重要である。   Furthermore, in the temperature detection circuit using the temperature characteristics of the semiconductor element, there is a problem that the output voltage fluctuates due to fluctuations in characteristics at the time of manufacture, battery consumption, noise, etc., and a temperature detection error occurs. Since the influence due to the characteristic variation and the fluctuation of the power supply voltage becomes more conspicuous under a low power supply voltage and a high temperature coefficient, it is important to stably detect the temperature by correcting the temperature detection error due to the influence.

本発明は前記の事情に鑑みてなされたものであり、低い電源電圧でも高い温度係数で温度を検出することが可能な温度検出回路、このような温度検出回路を用いた温度検出装置、及びこのような温度検出検出装置を用いて得た温度情報をもとに温度に対し安定なセンサ信号を得ることの出来る光電変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, a temperature detection circuit capable of detecting a temperature with a high temperature coefficient even with a low power supply voltage, a temperature detection device using such a temperature detection circuit, and this An object of the present invention is to provide a photoelectric conversion device capable of obtaining a sensor signal stable with respect to temperature based on temperature information obtained by using such a temperature detection / detection device.

前記の目的を達成するために、本発明の第1の態様による温度検出回路は、第1の電流経路と第2の電流経路を有する第1のカレントミラー回路を備え、絶対温度に比例した電流を第1の電流として出力する第1の電流源と、第3の電流経路と第4の電流経路を有する第2のカレントミラー回路を備え、温度に対して略一定の電流を第2の電流として出力する第2の電流源と、前記第1の電流と前記第2の電流とが入力され、前記第1の電流と前記第2の電流との差に比例した電流を第3の電流として出力する第3のカレントミラー回路と、前記第3の電流を第1の抵抗に流すことで電圧に変換する読み出し回路と、具備し、前記第1の電流経路を流れる電流は第2の抵抗を流れ、前記第3の電流経路を流れる電流は第3の抵抗を流れ、前記第1の抵抗、前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の温度特性は合っていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a temperature detection circuit according to a first aspect of the present invention includes a first current mirror circuit having a first current path and a second current path, and a current proportional to an absolute temperature. and outputs as a first current, a first current source, a second current mirror circuit having a third current path and the fourth current path, a substantially constant with temperature current second and outputs as a current, a second current source, wherein the first current a second current and is input, the current third proportional to the difference of said first current and said second current A third current mirror circuit that outputs current, and a read circuit that converts the third current into a voltage by passing the third current through a first resistor, and the current flowing through the first current path is a second current The current flowing through the third current path flows through the third resistor, Serial first resistor, the temperature characteristic of the second resistor and the third resistor is characterized by matching.

この第1の態様によれば、絶対温度に比例する第1の電流から温度に対して略一定の電流の差分をとることにより、使用温度範囲内で温度係数を高くすることができる。   According to the first aspect, the temperature coefficient can be increased within the operating temperature range by taking a substantially constant current difference with respect to the temperature from the first current proportional to the absolute temperature.

本発明によれば、低い電源電圧でも高い温度係数で温度を検出することが可能な温度検出回路、このような温度検出回路を用いた温度検出装置、及びこのような温度検出検出装置を用いて得た温度情報をもとに温度に対し安定なセンサ信号を得ることの出来る光電変換装置を提供することができる。   According to the present invention, a temperature detection circuit capable of detecting a temperature with a high temperature coefficient even with a low power supply voltage, a temperature detection device using such a temperature detection circuit, and such a temperature detection detection device are used. A photoelectric conversion device capable of obtaining a sensor signal stable with respect to temperature based on the obtained temperature information can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
まず、本発明の第1の実施形態に係る温度検出回路の概念的な構成について説明する。図1は、第1の実施形態に係る温度検出回路のブロック図である。
[First Embodiment]
First, a conceptual configuration of the temperature detection circuit according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a temperature detection circuit according to the first embodiment.

即ち、図1の温度検出回路は、絶対温度比例電流を生成する第1の電流源101と、温度安定電流を生成する第2の電流源103と、第2の電流源103を制御するための制御電圧を生成する制御電圧生成回路102と、第1の電流源101と第2の電流源103とからそれぞれ生成した電流を合成する、出力抵抗が高く出力電圧のダイナミックレンジが広いカレントミラー回路104と、カレントミラー回路104の出力電流を電圧に変換する読み出し回路105とから構成されている。   That is, the temperature detection circuit of FIG. 1 controls the first current source 101 that generates the absolute temperature proportional current, the second current source 103 that generates the temperature stable current, and the second current source 103. A control voltage generation circuit 102 that generates a control voltage, and a current mirror circuit 104 that combines the currents generated from the first current source 101 and the second current source 103, and that has a high output resistance and a wide output voltage dynamic range. And a readout circuit 105 that converts the output current of the current mirror circuit 104 into a voltage.

以上のような構成において、絶対温度比例電流をIPTAT、温度安定電流をIconst、読み出し回路に抵抗を用い、その抵抗値をR、カレントミラー回路104の電流増幅率をG3とすると出力電圧VPTATは式(6)で表すことが出来る。

Figure 0004642364
In the above configuration, if the absolute temperature proportional current is I PTAT , the temperature stable current is I const , a resistor is used for the readout circuit, the resistance value is R, and the current amplification factor of the current mirror circuit 104 is G 3 , the output voltage V PTAT can be expressed by equation (6).
Figure 0004642364

ここで、式(6)は、式(5)からも分かるように、温度t(℃)に比例して変化するIPTAT(t)と温度tに対して一定なOffsetとの和から、温度tに対して一定なIconstを引いた形で表せることを意味している。ここで、Iconstの大きさは、制御電圧生成回路102の制御電圧によって制御することが出来る。 Here, as can be seen from the equation (5), the equation (6) is calculated from the sum of I PTAT (t) that changes in proportion to the temperature t (° C.) and the constant offset with respect to the temperature t. It means that it can be expressed by subtracting a constant I const from t. Here, the magnitude of I const can be controlled by the control voltage of the control voltage generation circuit 102.

図2に式(6)の関係に基づく、温度(℃)に対する出力電圧の変化のグラフを示す。式(6)において、括弧内の第2項の温度安定電流Iconstの大きさを制御することにより、出力電圧VPTATを、式(6)の第1項の絶対温度比例電流IPTATとは独立に調整することが出来る。そのため、出力電圧が使用温度範囲204内で電源電圧203を超えて飽和している特性曲線201は、温度安定電流Iconstを適切に制御することで特性曲線202へとレベルシフトさせることができる。結果として使用温度範囲内で出力電圧が飽和することなく高い温度係数で温度を検出することが可能である。 FIG. 2 shows a graph of change in output voltage with respect to temperature (° C.) based on the relationship of Expression (6). In Expression (6), by controlling the magnitude of the temperature stable current I const of the second term in parentheses, the output voltage V PTAT is the absolute temperature proportional current I PTAT of the first term of Expression (6). Can be adjusted independently. Therefore, the characteristic curve 201 in which the output voltage is saturated exceeding the power supply voltage 203 within the operating temperature range 204 can be level shifted to the characteristic curve 202 by appropriately controlling the temperature stable current I const . As a result, it is possible to detect the temperature with a high temperature coefficient without saturating the output voltage within the operating temperature range.

さらに図1のカレントミラー回路104は、出力抵抗が高く且つ広ダイナミックレンジで動作するものであるので、電源電圧が低い場合でも安定して高精度に絶対温度比例出力電圧VPTATを得ることが出来る。 Further, since the current mirror circuit 104 of FIG. 1 has a high output resistance and operates in a wide dynamic range, the absolute temperature proportional output voltage V PTAT can be obtained stably and accurately even when the power supply voltage is low. .

次に図1の構成について、より詳細に説明する。図3は、図1の構成の電気回路図である。図3には、第1の電流源101と、制御電圧生成回路102と、第2の電流源103と、カレントミラー回路104と、読み出し回路105とが設けられている。また、第1の電流源101には温度検出回路の動作点を安定動作点で動作させるためのスタートアップ回路301が接続されている。このスタートアップ回路301には、電源電圧端子329と、グランド端子330と、第1の電流源101内部のMOSトランジスタ304のドレインとが接続されている。   Next, the configuration of FIG. 1 will be described in more detail. FIG. 3 is an electric circuit diagram of the configuration of FIG. In FIG. 3, a first current source 101, a control voltage generation circuit 102, a second current source 103, a current mirror circuit 104, and a readout circuit 105 are provided. The first current source 101 is connected to a startup circuit 301 for operating the operating point of the temperature detection circuit at a stable operating point. The startup circuit 301 is connected to the power supply voltage terminal 329, the ground terminal 330, and the drain of the MOS transistor 304 in the first current source 101.

また、第1の電流源101は、ベース及びコレクタが電源電圧端子329に接続されたバイポーラトランジスタ302、305と、一端がバイポーラトランジスタ305のエミッタに接続された抵抗値がR6の抵抗306と、ソースがバイポーラトランジスタ302のエミッタに接続されたMOSトランジスタ303と、ソースが抵抗306の他端に接続されゲート及びドレインがMOSトランジスタ303のゲートに接続され、トランジスタサイズがMOSトランジスタ303と同一であるMOSトランジスタ307と、ゲート及びドレインがMOSトランジスタ303のドレインに接続され、ソースがグランド端子330に接続されたMOSトランジスタ304と、ドレインがMOSトランジスタ307のドレインと接続され、ゲートがMOSトランジスタ304のゲートに接続され、ソースがグランド端子330に接続され、トランジスタサイズがMOSトランジスタ304と同一であるMOSトランジスタ308と、ゲートがMOSトランジスタ308のゲートに接続され、ソースがグランド端子330に接続されたMOSトランジスタ325と、ゲートがMOSトランジスタ325のゲートと接続され、ソースがグランド端子330に接続されたMOSトランジスタ322と、から構成されている。 The first current source 101 includes a bipolar transistor 302 and 305 to the base and collector connected to the supply voltage terminal 329, the resistance value of which one end is connected to the emitter of the bipolar transistor 305 and the resistor 306 of the R 6, A MOS transistor 303 having a source connected to the emitter of the bipolar transistor 302, a source connected to the other end of the resistor 306, a gate and a drain connected to the gate of the MOS transistor 303, and a transistor having the same transistor size as the MOS transistor 303 The transistor 307 has a gate and drain connected to the drain of the MOS transistor 303, a source connected to the ground terminal 330, a drain connected to the drain of the MOS transistor 307, and a gate connected to the gate of the MOS transistor 304. Connected, source connected to ground terminal 330 A MOS transistor 308 having the same transistor size as that of the MOS transistor 304, a MOS transistor 325 having a gate connected to the gate of the MOS transistor 308, a source connected to the ground terminal 330, and a gate connected to the gate of the MOS transistor 325. And a MOS transistor 322 having a source connected to a ground terminal 330.

また、制御電圧生成回路102は、一端が基準電圧端子331に接続された抵抗値がR10の抵抗309と、一端が抵抗309の他端と演算増幅器314の非反転入力端子とに接続され、他端がグランド端子330に接続された抵抗値がR12の抵抗310と、一端が抵抗310の一端に接続され、他端が演算増幅器314の反転入力端子に接続された抵抗値がR11の抵抗312と、一端が補正信号入力端子332に接続され、他端が演算増幅器314の反転入力端子に接続された抵抗値がR8の抵抗311と、一端が抵抗311の他端に接続され、他端が演算増幅器314の出力端子に接続され、抵抗値がR9の抵抗313と、から構成されている。この制御電圧生成回路102からは制御電圧VREF_INが生成される。 Further, the control voltage generation circuit 102 has one end connected to the reference voltage terminal 331, a resistance value 309 having a resistance value of R 10 , and one end connected to the other end of the resistance 309 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 314. resistance other end of which is connected to the ground terminal 330 and the resistor 310 of the R 12, one end is connected to one end of the resistor 310 and the other end connected to resistance to the inverting input terminal of the operational amplifier 314 is R 11 a resistor 312, one end is connected to the correction signal input terminal 332, connected to the resistance to the inverting input terminal of the other end operational amplifier 314 and the resistor 311 of R 8, one end is connected to the other end of the resistor 311, the other end is connected to the output terminal of the operational amplifier 314, the resistance value is composed of the resistor 313 of the R 9,. A control voltage V REF_IN is generated from the control voltage generation circuit 102.

制御電圧生成回路102において生成された制御電圧VREF_INは、第2の電流源103に入力される。第2の電流源103は、非反転入力端子が演算増幅器314の出力端子に接続された演算増幅器315と、ゲートが演算増幅器315の出力端子に接続され、ソースが演算増幅器315の非反転入力端子に接続されたMOSトランジスタ317と、一端がMOSトランジスタ317のソースに接続され、他端がグランド端子330に接続された抵抗値がR13の抵抗318と、ドレインとゲートがMOSトランジスタ317のドレインに接続され、ソースが電源電圧端子329に接続されたMOSトランジスタ316と、ゲートがMOSトランジスタ316のゲートに接続され、ドレインがMOSトランジスタ325のドレインに接続され、トランジスタサイズがMOSトランジスタ316と同一であるMOSトランジスタ319と、ゲートがMOSトランジスタ319のゲートに接続され、ソースが電源電圧端子329に接続され、ドレインがMOSトランジスタ322のドレインに接続され、トランジスタサイズがMOSトランジスタ319と同一であるMOSトランジスタ320と、から構成されている。 The control voltage V REF_IN generated in the control voltage generation circuit 102 is input to the second current source 103. The second current source 103 includes an operational amplifier 315 having a non-inverting input terminal connected to the output terminal of the operational amplifier 314, a gate connected to the output terminal of the operational amplifier 315, and a source connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 315. a MOS transistor 317 connected to the one end connected to the source of the MOS transistor 317, the resistance value other end of which is connected to the ground terminal 330 and the resistor 318 of the R 13, drain and gate to the drain of the MOS transistor 317 The MOS transistor 316 is connected, the source is connected to the power supply voltage terminal 329, the gate is connected to the gate of the MOS transistor 316, the drain is connected to the drain of the MOS transistor 325, and the transistor size is the same as the MOS transistor 316. The MOS transistor 319 has a gate connected to the gate of the MOS transistor 319 and a source connected to the power supply voltage terminal 329. The MOS transistor 320 is connected to the drain of the MOS transistor 322 and has the same transistor size as the MOS transistor 319.

また、カレントミラー回路104は、ソースが電源電圧端子329に接続されたMOSトランジスタ323と、ソースがMOSトランジスタ323のソースに接続され、ゲートがMOSトランジスタ323のゲートに接続されたMOSトランジスタ326と、ソースがMOSトランジスタ323のドレインに接続され、ドレインがMOSトランジスタ323のゲートとMOSトランジスタ325のドレインに接続され、トランジスタサイズがMOSトランジスタ323と同一であるMOSトランジスタ324と、ソースがMOSトランジスタ326のドレインに接続され、ゲートがMOSトランジスタ324のゲートに接続され、ドレインが絶対温度比例電圧出力端子333に接続されたMOSトランジスタ327と、ソースが電源電圧端子329に接続され、ゲートとドレインがMOSトランジスタ322のドレインに接続され、トランジスタのゲート幅がMOSトランジスタ324のトランジスタのゲート幅の1/4であって、ゲート長がMOSトランジスタ324と同一である(即ちトランジスタサイズがMOSトランジスタ324の1/4である)MOSトランジスタ321と、から構成されている。   The current mirror circuit 104 includes a MOS transistor 323 whose source is connected to the power supply voltage terminal 329, a MOS transistor 326 whose source is connected to the source of the MOS transistor 323, and whose gate is connected to the gate of the MOS transistor 323; The source is connected to the drain of the MOS transistor 323, the drain is connected to the gate of the MOS transistor 323 and the drain of the MOS transistor 325, the transistor size is the same as the MOS transistor 323, and the source is the drain of the MOS transistor 326. Is connected to the gate of the MOS transistor 324, the drain is connected to the absolute temperature proportional voltage output terminal 333, the source is connected to the power supply voltage terminal 329, and the gate and drain are connected to the MOS transistor 322. Drey The gate width of the transistor is 1/4 of the gate width of the transistor of the MOS transistor 324 and the gate length is the same as that of the MOS transistor 324 (that is, the transistor size is 1/4 of the MOS transistor 324). MOS transistor 321.

このカレントミラー回路104は、出力抵抗を高くし且つダイナミックレンジを広く保つためにMOSトランジスタのサイズ等を調整している。即ち、第1の実施形態では、第2のMOSトランジスタであるMOSトランジスタ326のトランジスタサイズを第1のMOSトランジスタであるMOSトランジスタ323のm倍(第1の実施形態ではm=1)とし、第3のMOSトランジスタであるMOSトランジスタ324のトランジスタサイズをMOSトランジスタ323の1/n2倍(第1の実施形態ではn=1)とし、第4のMOSトランジスタであるMOSトランジスタ327のトランジスタサイズをMOSトランジスタ323のm/n2倍(=1倍)とし、第5のMOSトランジスタであるMOSトランジスタ321のトランジスタサイズをMOSトランジスタ323の1/(n+1)2倍(=1/4倍)としている。 The current mirror circuit 104 adjusts the size and the like of the MOS transistor in order to increase the output resistance and keep a wide dynamic range. That is, in the first embodiment, the transistor size of the MOS transistor 326, which is the second MOS transistor, is set to m times that of the MOS transistor 323, which is the first MOS transistor (m = 1 in the first embodiment). The transistor size of the MOS transistor 324, which is the third MOS transistor, is 1 / n 2 times that of the MOS transistor 323 (n = 1 in the first embodiment), and the transistor size of the MOS transistor 327, which is the fourth MOS transistor, is MOS and m / n 2 times the transistor 323 (= 1 ×), as 1 / a transistor size of the MOS transistor 321 is a fifth MOS transistor MOS transistor 323 (n + 1) 2 times (= 1/4 times) Yes.

このようにトランジスタサイズを調整することにより、カレントミラー回路104の電流増幅率G3を変えて温度係数を調整することが可能である。即ち、使用温度範囲内において低い電源電圧でも高い温度係数で温度検出することが可能になり、高精度な温度検出を達成することが出来る。また、第1の実施形態では第1の電流源101の出力と第2の電流源103の出力の差分を取る回路としてカレントミラー104を用いているので、それぞれの電流源の出力を電圧に変換することなく回路を構成することができ、演算増幅器等により差動回路を構成するよりも回路構成が簡素化する。 Thus by adjusting the transistor size, it is possible to adjust the temperature coefficient by changing the current amplification factor G 3 of the current mirror circuit 104. That is, temperature detection can be performed with a high temperature coefficient even at a low power supply voltage within the operating temperature range, and highly accurate temperature detection can be achieved. In the first embodiment, since the current mirror 104 is used as a circuit for calculating the difference between the output of the first current source 101 and the output of the second current source 103, the output of each current source is converted into a voltage. Therefore, the circuit configuration can be simplified compared to the case where the differential circuit is configured by an operational amplifier or the like.

また、読み出し回路105は、一端が絶対温度比例電圧出力端子333に接続され、他端がグランド端子330に接続された抵抗値がR16の抵抗328から構成されている。 The read circuit 105 includes a resistor 328 having an R 16 resistance value, one end connected to the absolute temperature proportional voltage output terminal 333 and the other end connected to the ground terminal 330.

ここで、ミラー接続されているMOSトランジスタ304、308のトランジスタサイズは同一であるので、バイポーラトランジスタ302、MOSトランジスタ303、及びMOSトランジスタ304で形成される経路と、バイポーラトランジスタ305、抵抗306、MOSトランジスタ307、及びMOSトランジスタ308で形成される経路とには、それぞれ同じ大きさの電流IPTATが生成される。また、MOSトランジスタ303とMOSトランジスタ307とはトランジスタサイズが同一であるので、それぞれのMOSトランジスタのゲート−ソース間電圧Vgsが等しくなる。したがって、バイポーラトランジスタ305、抵抗306、MOSトランジスタ307、MOSトランジスタ308、MOSトランジスタ304、MOSトランジスタ303、バイポーラトランジスタ302のループにおいて電圧方程式を立てると式(7)のようになる。

Figure 0004642364
Here, since the transistor sizes of the MOS transistors 304 and 308 that are mirror-connected are the same, the path formed by the bipolar transistor 302, the MOS transistor 303, and the MOS transistor 304, the bipolar transistor 305, the resistor 306, and the MOS transistor The current I PTAT having the same magnitude is generated in the path formed by 307 and the MOS transistor 308. Further, since the MOS transistor 303 and the MOS transistor 307 have the same transistor size, the gate-source voltages Vgs of the respective MOS transistors are equal. Accordingly, when a voltage equation is established in the loop of the bipolar transistor 305, the resistor 306, the MOS transistor 307, the MOS transistor 308, the MOS transistor 304, the MOS transistor 303, and the bipolar transistor 302, the following equation (7) is obtained.
Figure 0004642364

ここで、バイポーラトランジスタ302、305のエミッタ面積比はN:1であるとする。 Here, it is assumed that the emitter area ratio of the bipolar transistors 302 and 305 is N: 1.

式(7)から、絶対温度比例電流IPTATは式(8)で表せる。

Figure 0004642364
From equation (7), the absolute temperature proportional current I PTAT can be expressed by equation (8).
Figure 0004642364

なお、MOSトランジスタ304、308、322、325で形成されるカレントミラー回路の電流増幅率をG1とする。また、制御電圧生成回路102は、抵抗309〜313と演算増幅器314で構成された抵抗分割回路と加算回路との組み合わせで構成されているので、演算増幅器314の出力、即ち制御電圧生成回路102で生成される制御電圧VREF_INは、式(9)で表せる。

Figure 0004642364
Incidentally, the current amplification factor of the current mirror circuit formed by MOS transistors 304,308,322,325 and G 1. Further, the control voltage generation circuit 102 is composed of a combination of a resistance divider circuit composed of resistors 309 to 313 and an operational amplifier 314 and an addition circuit, so that the output of the operational amplifier 314, that is, the control voltage generation circuit 102 The generated control voltage V REF_IN can be expressed by Expression (9).
Figure 0004642364

また、第2の電流源103において、演算増幅器315と、MOSトランジスタ317と、抵抗318とで構成される定電流回路の温度安定電流Iconstは、式(10)で表される。

Figure 0004642364
In the second current source 103, the temperature stable current I const of the constant current circuit including the operational amplifier 315, the MOS transistor 317, and the resistor 318 is expressed by Expression (10).
Figure 0004642364

なお、MOSトランジスタ316、319、320で形成されるカレントミラー回路の電流増幅率をG2とする。また、MOSトランジスタ321、323、324、326、327で構成されたカレントミラー回路104の電流増幅率をG3とする。このとき、式(8)で表された絶対温度比例電流IPTATと式(10)で表された温度安定電流Iconstとがカレントミラー回路104に入力されて合成され、カレントミラー回路104からの電流出力が読み出し回路105の抵抗328で電圧に変換されて読み出される。このときの絶対温度比例出力電圧VPTATは、式(11)で表される。

Figure 0004642364
Incidentally, the current amplification factor of the current mirror circuit formed by MOS transistors 316,319,320 and G 2. Further, the current amplification factor of the current mirror circuit 104 comprised of MOS transistors 321,323,324,326,327, and G 3. At this time, the absolute temperature proportional current I PTAT represented by the equation (8) and the temperature stable current I const represented by the equation (10) are input to the current mirror circuit 104 and synthesized, The current output is converted into a voltage by the resistor 328 of the read circuit 105 and read. The absolute temperature proportional output voltage V PTAT at this time is expressed by Expression (11).
Figure 0004642364

したがって、式(6)と同様に括弧内式の第2項の温度安定電流により、第1項のオフセット成分をレベルシフトすれば、低い電源電圧で高い温度係数にしても使用温度範囲内で出力電圧が飽和することなく温度検出が可能な温度検出回路として動作させることが可能である。即ち、低い電源電圧でも高精度な温度検出を実現できる。   Therefore, if the offset component of the first term is level-shifted by the temperature stable current of the second term of the parenthesized formula as in the formula (6), the output is within the operating temperature range even if the temperature coefficient is low and the temperature coefficient is high. It can be operated as a temperature detection circuit capable of detecting temperature without voltage saturation. That is, highly accurate temperature detection can be realized even with a low power supply voltage.

さらに、第1の実施形態では、式(11)にあるようにR16とR6、R16とR13がそれぞれ分数の分子と分母の形で表されているため、設計時に抵抗の温度特性を合わせることにより、それぞれ抵抗の温度特性が温度によって変化する効果を打ち消し合うことが出来る。つまり、温度変化による抵抗の特性変化が及ぼす出力電圧の誤差を取り除くことが出来る。 Furthermore, in the first embodiment, R 16 and R 6 , and R 16 and R 13 are expressed in the form of a fractional numerator and denominator, respectively, as shown in Equation (11). By combining these, the effects of the temperature characteristics of the resistances varying with temperature can be canceled out. That is, it is possible to remove an error in output voltage caused by a change in resistance characteristics due to a temperature change.

なお、第1の実施形態では、バイポーラトランジスタを寄生バイポーラトランジスタで形成することにより、標準的なCMOSプロセスで製造することが可能である。また、図3の回路全体の極性を逆にしても同様の作用・効果が得られることは言うまでもない。また、上記したm、nの値は一例であり、変更可能である。   In the first embodiment, the bipolar transistor is formed of a parasitic bipolar transistor, and can be manufactured by a standard CMOS process. It goes without saying that the same operation and effect can be obtained even if the polarity of the entire circuit of FIG. 3 is reversed. The values of m and n described above are examples and can be changed.

[第2の実施形態]
次に本発明の第2の実施形態について説明する。本発明の第2の実施形態は図3の温度検出回路を用いた温度検出装置である。図4に、本温度検出装置の構成を示す。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment of the present invention is a temperature detection apparatus using the temperature detection circuit of FIG. FIG. 4 shows the configuration of the temperature detection device.

図4の温度検出装置400は、第1の電流源101と、補正信号VREF_ADを入力とし制御電圧VREF_INを生成する制御電圧生成回路102と、制御電圧VREF_INにより制御され温度安定電流を生成する第2の電流源103と、第1の電流源101と第2の電流源103の出力電流とを合成するカレントミラー回路104と、カレントミラー回路104の出力電流を電圧に変換する読み出し回路105とから形成される温度検出回路405と、温度検出回路405からの出力信号を出力する出力端子406と、温度検出回路405の出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバータ404と、A/Dコンバータ404の出力に接続されたCPU401と、CPU401と接続され必要な情報を記録するメモリ402と、CPU401と温度検出回路405内の制御電圧生成回路102とに接続され、CPU401からの出力信号をアナログ信号に変換して補正信号VREF_AD を出力するD/Aコンバータ403とから構成されている。 An assembly 400 of FIG. 4, generates a first current source 101, a control voltage generation circuit 102 for generating a control voltage V REF_IN as input the correction signal V REF_AD, the temperature stabilized current is controlled by a control voltage V REF_IN The second current source 103, the current mirror circuit 104 that combines the output currents of the first current source 101 and the second current source 103, and the read circuit 105 that converts the output current of the current mirror circuit 104 into a voltage. , An output terminal 406 for outputting an output signal from the temperature detection circuit 405, an A / D converter 404 for converting the output signal of the temperature detection circuit 405 into a digital signal, and an A / D The CPU 401 connected to the output of the converter 404, the memory 402 connected to the CPU 401 and recording necessary information, and the CPU 401 and the control voltage generation circuit 102 in the temperature detection circuit 405 are connected to the analog output signal from the CPU 401. Signal And a D / A converter 403 for outputting a correction signal V REF_AD and conversion.

以上のような構成の温度検出装置において、設定温度に管理された環境下で得た温度検出回路の出力信号をもとに、温度検出装置の製造ばらつき等を補正する手法について説明する。   In the temperature detection device having the above-described configuration, a method for correcting manufacturing variations and the like of the temperature detection device based on the output signal of the temperature detection circuit obtained in an environment controlled to the set temperature will be described.

即ち、この場合には、設定温度に管理された環境下に温度検出回路405を置いた状態で、温度検出回路405の出力信号はA/Dコンバータ404でデジタル信号に変換されてCPU401に入力される。そして、CPU401ではA/Dコンバータ404からの出力信号とメモリ402に記録しておいた標準出力とが比較され、補正値が計算される。その後、計算された補正値がD/Aコンバータ403によりアナログの補正信号に変換されて制御電圧生成回路102に入力される。制御電圧生成回路102では、第2の電流源103を制御するための制御電圧VREF_INが生成される。この生成された制御電圧VREF_INにより、第2の電流源103では温度に対して一定な温度安定電流が生成される。この生成された温度安定電流と第1の電流源101にて生成された絶対温度比例電流とがカレントミラー回路104で合成され、読み出し回路105にて電流電圧変換された後、出力端子406にて絶対温度比例電圧として出力される。 That is, in this case, with the temperature detection circuit 405 placed in an environment controlled to the set temperature, the output signal of the temperature detection circuit 405 is converted into a digital signal by the A / D converter 404 and input to the CPU 401. The Then, the CPU 401 compares the output signal from the A / D converter 404 with the standard output recorded in the memory 402, and calculates a correction value. Thereafter, the calculated correction value is converted into an analog correction signal by the D / A converter 403 and input to the control voltage generation circuit 102. In the control voltage generation circuit 102, a control voltage V REF_IN for controlling the second current source 103 is generated. Due to the generated control voltage V REF_IN , the second current source 103 generates a temperature stable current that is constant with respect to temperature. The generated temperature stable current and the absolute temperature proportional current generated by the first current source 101 are combined by the current mirror circuit 104, converted into current / voltage by the read circuit 105, and then output by the output terminal 406. Output as absolute temperature proportional voltage.

このように、第2の実施形態では、カレントミラー回路104によって、第1の電流源101において生成された絶対温度比例電流から第2の電流源103において生成された温度安定電流を差し引くことにより、使用温度範囲内で出力電圧が飽和せずに温度検出をすることが可能である。さらに、標準状態、例えば温度25℃、電源電圧5Vの状態での出力電圧を標準出力としてメモリ402に記憶しておき、標準出力と温度検出回路の出力とを比較して補正信号VREF_ADを制御し、レベルシフト量を調節して補正することにより、複数の温度検出装置の間の製造ばらつきや電源電圧の変動による温度検出の誤差を補正することも出来る。 As described above, in the second embodiment, the current mirror circuit 104 subtracts the temperature stable current generated in the second current source 103 from the absolute temperature proportional current generated in the first current source 101. It is possible to detect the temperature without saturating the output voltage within the operating temperature range. Further, the output voltage in a standard state, for example, a temperature of 25 ° C. and a power supply voltage of 5 V, is stored as a standard output in the memory 402, and the correction signal V REF_AD is controlled by comparing the standard output with the output of the temperature detection circuit. In addition, by adjusting and correcting the level shift amount, errors in temperature detection due to manufacturing variations among a plurality of temperature detection devices and fluctuations in power supply voltage can be corrected.

なお、より精度を求める場合には前記の補正に加えてもう一つの管理された温度環境下、例えば温度50℃、電源電圧5Vでの出力を取得し、この出力と25℃のときの出力とから温度係数を求め、温度検出の際には、求めた温度係数に基づいて補正を行うことにより、温度検出回路の温度係数の製造ばらつきと電源電圧依存性とをより正確に補正することが出来る。   In addition, in order to obtain more accuracy, in addition to the above correction, an output at another controlled temperature environment, for example, a temperature of 50 ° C. and a power supply voltage of 5 V is obtained, and this output and an output at 25 ° C. The temperature coefficient is obtained from the temperature, and when detecting the temperature, correction based on the obtained temperature coefficient can correct the manufacturing variation of the temperature coefficient of the temperature detection circuit and the power supply voltage dependency more accurately. .

次に、複数の温度検出装置の間の製造ばらつきや電源電圧の変動による温度検出の誤差の補正手法についてさらに詳しく説明する。図5(a)は1点の温度に対する出力のみを測定して補正を行う手法(温度一点補正法と称する)の処理手順を示すフローチャートであり、図5(b)は2点の温度に対する出力を測定して補正を行う手法(温度二点補正法と称する)の処理手順を示すフローチャートである。   Next, a method for correcting a temperature detection error due to manufacturing variations among a plurality of temperature detection devices and fluctuations in power supply voltage will be described in more detail. FIG. 5A is a flowchart showing a processing procedure of a method (referred to as a temperature one-point correction method) in which only the output for one temperature is measured and corrected, and FIG. 5B is the output for two temperatures. It is a flowchart which shows the process sequence of the method (it calls a temperature two point correction method) which measures and corrects.

まず、図5(a)を参照して温度一点補正法の処理について説明する。まず、温度検出回路405の電源電圧端子を安定化電源に接続し、電源電圧を標準電圧、例えば5Vに設定する。さらに恒温層などに温度検出回路405を置いて標準温度、例えば25℃にする。そして、制御電圧生成回路102に入力する補正信号VREF_ADをゼロにする(ステップS1)。 First, with reference to FIG. 5A, the processing of the temperature single point correction method will be described. First, the power supply voltage terminal of the temperature detection circuit 405 is connected to a stabilized power supply, and the power supply voltage is set to a standard voltage, for example, 5V. Furthermore, a temperature detection circuit 405 is placed in a constant temperature layer or the like so that the standard temperature is set to, for example, 25 ° C. Then, the correction signal V REF_AD input to the control voltage generation circuit 102 is set to zero (step S1).

次に、A/Dコンバータ404によって出力端子406の出力信号をデジタル信号に変換してCPU401に入力し、この出力デジタル信号とメモリ402に記憶していた標準出力との差分ΔVを求める(ステップS2)。次に、差分ΔVが事前に設定しておいたA/Dコンバータ404及びD/Aコンバータ403の最小分解能である1LSB以下か否かを判断する(ステップS3)。このステップS3の判断において、差分ΔVが1LSBよりも大きい場合には、差分ΔVから補正電圧VREF_ADを計算する(ステップS4)。次に、計算で求めた補正電圧VREF_ADを一つ前の補正電圧VREF_ADの値と足し合わせる(ステップS5)。そして、この足し合わせた値をD/Aコンバータ403においてD/A変換して補正信号を制御電圧生成回路102に入力する(ステップS6)。以後、ステップS2に戻り、ΔVが1LSB以下になるまでステップS2からステップS6の処理を繰り返す。 Next, the output signal of the output terminal 406 is converted into a digital signal by the A / D converter 404 and input to the CPU 401, and a difference ΔV between the output digital signal and the standard output stored in the memory 402 is obtained (step S2). ). Next, it is determined whether or not the difference ΔV is equal to or less than 1 LSB which is the minimum resolution of the A / D converter 404 and the D / A converter 403 set in advance (step S3). If the difference ΔV is larger than 1 LSB in the determination in step S3, the correction voltage V REF_AD is calculated from the difference ΔV (step S4). Next, the correction voltage V REF_AD obtained by calculation is added to the previous correction voltage V REF_AD (step S5). The added value is D / A converted by the D / A converter 403, and a correction signal is input to the control voltage generation circuit 102 (step S6). Thereafter, the process returns to step S2, and the processes from step S2 to step S6 are repeated until ΔV becomes 1 LSB or less.

一方、ステップS3の判断において、差分ΔVが1LSBより小さい値ならば、最終的に計算して足し合わせて求めたVREF_ADの値をメモリ402に記憶する。また、このVREF_ADの値をD/Aコンバータ403においてD/A変換して制御電圧生成回路102に入力し、温度検出回路405を動作させる(ステップS7)。 On the other hand, if it is determined in step S3 that the difference ΔV is smaller than 1 LSB , the value of V REF_AD finally calculated and added is stored in the memory 402. The value of V REF_AD is D / A converted by the D / A converter 403 and input to the control voltage generation circuit 102 to operate the temperature detection circuit 405 (step S7).

次に、図5(b)を参照して温度二点補正法の処理について説明する。まず、図5(a)で説明した温度一点補正法によって補正信号VREF_ADを求める(ステップS11)。次に、温度検出回路405を前記標準温度とは別の温度、例えば50℃に設定した恒温層に入れ、出力端子406からの出力電圧をA/D変換する(ステップS12)。 Next, the temperature two-point correction method will be described with reference to FIG. First, the correction signal V REF_AD is obtained by the temperature single point correction method described in FIG. 5A (step S11). Next, the temperature detection circuit 405 is put in a constant temperature layer set to a temperature different from the standard temperature, for example, 50 ° C., and the output voltage from the output terminal 406 is A / D converted (step S12).

その後、25℃のときに得られた最終的な出力電圧と50℃のときの出力電圧とから温度係数(V/℃)を求め、この値でメモリ402の標準温度係数の値を更新する(ステップS13)。最後に更新した温度係数を用いて温度検出を行う(ステップS14)。   Thereafter, a temperature coefficient (V / ° C.) is obtained from the final output voltage obtained at 25 ° C. and the output voltage at 50 ° C., and the value of the standard temperature coefficient in the memory 402 is updated with this value ( Step S13). Temperature detection is performed using the updated temperature coefficient (step S14).

以上に述べた温度検出回路405の補正法を用いて温度検出を行うことで、低い電源電圧でも高い温度係数を実現でき、さらに電源電圧変動と製造ばらつきをも補正することができる。結果として低い電源電圧で高精度な温度検出が可能になる。   By performing temperature detection using the correction method of the temperature detection circuit 405 described above, a high temperature coefficient can be realized even with a low power supply voltage, and power supply voltage fluctuations and manufacturing variations can also be corrected. As a result, highly accurate temperature detection is possible with a low power supply voltage.

[第3の実施形態]
次に本発明の第3の実施形態について説明する。本発明の第3の実施形態は図3の温度検出回路又は図4の温度検出装置を用いた光電変換装置である。この光電変換装置の構成を図6に示す。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment of the present invention is a photoelectric conversion device using the temperature detection circuit of FIG. 3 or the temperature detection device of FIG. The structure of this photoelectric conversion device is shown in FIG.

図6の光電変換装置600は、例えばイメージセンサ、測距センサ、測光センサなどから形成され被検出体に係る観測信号を出力するセンサ部601と、図4の温度検出装置から構成された温度検出部602と、温度検出部602から得られた温度情報をもとにセンサ部601の温度変化による特性の変化を補正して最終的な出力を得る補正部603とから構成されている。   The photoelectric conversion device 600 in FIG. 6 is a temperature detection unit that includes, for example, a sensor unit 601 that is formed of an image sensor, a distance measurement sensor, a photometry sensor, and the like and outputs an observation signal related to a detection target, and a temperature detection device in FIG. And a correction unit 603 that corrects a change in characteristics due to a temperature change of the sensor unit 601 based on temperature information obtained from the temperature detection unit 602 and obtains a final output.

例えばオートフォーカスカメラ等で用いられる測距センサにおいては、撮影レンズや鏡枠等が、温度によって膨張収縮したりすること、もしくはセンサ信号の暗電流が温度によって変化することからセンサ信号が変動してしまい、正しい距離検出が出来なくなることがある。第3の実施形態では、センサ信号もしくはセンサ信号を用いて検出される情報が温度の変化によって変化しても、センサ信号等を温度検出部602から得られた温度情報に基づいて補正することにより、特性変化を補正した高精度な距離検出が可能になる。特に昨今は消費電力削減の目的でセンサ部601の電源電圧を低くすることが望まれているが、図4のような温度検出装置を温度検出部602に適用することにより、低い電源電圧で高い温度係数の温度検出が可能になり、更にセンサ部601の温度変化による特性の変化を、高精度に補正することが可能である。   For example, in a distance measuring sensor used in an autofocus camera or the like, a sensor signal fluctuates because a photographing lens, a lens frame, or the like expands or contracts depending on temperature, or the dark current of the sensor signal changes depending on temperature. As a result, correct distance detection may not be possible. In the third embodiment, even if the sensor signal or the information detected using the sensor signal changes due to a change in temperature, the sensor signal or the like is corrected based on the temperature information obtained from the temperature detection unit 602. Thus, it is possible to detect the distance with high accuracy by correcting the characteristic change. In particular, recently, it is desired to lower the power supply voltage of the sensor unit 601 for the purpose of reducing power consumption. However, by applying a temperature detection device as shown in FIG. It becomes possible to detect the temperature of the temperature coefficient, and it is possible to correct the change in characteristics due to the temperature change of the sensor unit 601 with high accuracy.

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施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や応用が可能なことは勿論である。   Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。   Further, the above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.

本発明の第1の実施形態に係る温度検出回路の概念構成について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the conceptual structure of the temperature detection circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る温度検出回路の温度に対する出力電圧の変化のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the change of the output voltage with respect to the temperature of the temperature detection circuit which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る温度検出回路の電気回路図である。1 is an electrical circuit diagram of a temperature detection circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る温度検出装置の構成図である。It is a block diagram of the temperature detection apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る温度検出装置の温度補正の手法について説明するためのフローチャートであって、図5(a)は温度一点補正法の処理について示すフローチャートであり、図5(b)は温度二点補正法の処理について示すフローチャートである。FIG. 5A is a flowchart for explaining a temperature correction method of the temperature detection device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 5A is a flowchart showing a temperature one-point correction method, and FIG. ) Is a flowchart showing processing of the temperature two-point correction method. 本発明の第3の実施形態に係る光電変換装置の構成図である。It is a block diagram of the photoelectric conversion apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 従来の温度検出回路の電気回路図である。It is an electric circuit diagram of a conventional temperature detection circuit. 従来例の温度検出回路の温度に対する出力電圧の変化のグラフを示す図である。It is a figure which shows the graph of the change of the output voltage with respect to the temperature of the temperature detection circuit of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

101…第1の電流源、102…制御電圧生成回路、103…第2の電流源、104…カレントミラー回路、105…読み出し回路、321〜327…MOSトランジスタ、401…CPU、402…メモリ、403…D/Aコンバータ、404…A/Dコンバータ、405…温度検出回路、406…出力端子、601…センサ部、602…温度検出部、603…補正部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... 1st current source, 102 ... Control voltage generation circuit, 103 ... 2nd current source, 104 ... Current mirror circuit, 105 ... Read-out circuit, 321-327 ... MOS transistor, 401 ... CPU, 402 ... Memory, 403 ... D / A converter, 404 ... A / D converter, 405 ... temperature detection circuit, 406 ... output terminal, 601 ... sensor unit, 602 ... temperature detection unit, 603 ... correction unit

Claims (5)

第1の電流経路と第2の電流経路を有する第1のカレントミラー回路を備え、絶対温度に比例した電流を第1の電流として出力する第1の電流源と、
第3の電流経路と第4の電流経路を有する第2のカレントミラー回路を備え、温度に対して略一定の電流を第2の電流として出力する第2の電流源と、
前記第1の電流と前記第2の電流とが入力され、前記第1の電流と前記第2の電流との差に比例した電流を第3の電流として出力する第3のカレントミラー回路と、
前記第3の電流を第1の抵抗に流すことで電圧に変換する読み出し回路と、
を具備し、
前記第1の電流経路を流れる電流は第2の抵抗を流れ、
前記第3の電流経路を流れる電流は第3の抵抗を流れ、
前記第1の抵抗、前記第2の抵抗及び前記第3の抵抗の温度特性は合っていることを特徴とする温度検出回路。
Comprising a first current mirror circuit having a first current path and second current path, and outputs a current proportional to absolute temperature as the first current, a first current source,
A second current mirror circuit having a third current path and the fourth current path to output a substantially constant current as a second current with respect to temperature, a second current source,
A third current mirror circuit that receives the first current and the second current and outputs a current proportional to the difference between the first current and the second current as a third current;
A read circuit that converts the third current into a voltage by flowing the first current;
Equipped with,
A current flowing through the first current path flows through a second resistor;
A current flowing through the third current path flows through a third resistor;
The temperature detection circuit according to claim 1, wherein temperature characteristics of the first resistor, the second resistor, and the third resistor are matched .
前記第2の電流源が出力する電流を制御する制御電圧を生成する制御電圧生成回路を更に具備することを特徴とする請求項1に記載の温度検出回路。   The temperature detection circuit according to claim 1, further comprising a control voltage generation circuit that generates a control voltage for controlling a current output from the second current source. 前記第3のカレントミラー回路は、
ソースが電源電圧端子に接続された第1のMOSトランジスタと、
ソースが前記電源電圧端子に接続され、ゲートが前記第1のMOSトランジスタのゲートに接続されたMOSトランジスタであって、トランジスタサイズが前記第1のMOSトランジスタのm倍である第2のMOSトランジスタと、
ソースが前記第1のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが前記第1のMOSトランジスタ及び前記第2のMOSトランジスタのゲートに接続されたMOSトランジスタであって、トランジスタサイズが前記第1のMOSトランジスタの1/n2倍である第3のMOSトランジスタと、
ソースが前記第2のMOSトランジスタのドレインに接続され、ドレインが出力端子に接続され、ゲートが前記第3のMOSトランジスタのゲートに接続されたMOSトランジスタであって、トランジスタサイズが前記第1のMOSトランジスタのm/n2倍である第4のMOSトランジスタと、
ソースが前記電源電圧端子に接続され、ドレインとゲートが前記第3のMOSトランジスタ及び前記第4のMOSトランジスタのゲートに接続されたMOSトランジスタであって、トランジスタサイズが前記第1のMOSトランジスタの1/(n+1)2倍である第5のMOSトランジスタと、
から構成され、
前記第1のカレントミラー回路の出力は、前記第3のMOSトランジスタのドレイン及び前記第5のトランジスタのドレインに接続され、
前記第2のカレントミラー回路の出力は、前記第3のMOSトランジスタのドレイン及び前記第5のトランジスタのドレインに接続され、
前記第3のMOSトランジスタ及び前記第5のMOSトランジスタのドレインにはそれぞれ同じ大きさの電流が供給されることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度検出回路。(ただし、前記mとnはそれぞれ正の整数)
The third current mirror circuit includes:
A first MOS transistor having a source connected to a power supply voltage terminal;
A second MOS transistor having a source connected to the power supply voltage terminal and a gate connected to the gate of the first MOS transistor, the transistor size being m times that of the first MOS transistor; ,
A MOS transistor having a source connected to the drain of the first MOS transistor, a drain connected to the gates of the first MOS transistor and the second MOS transistor, and a transistor size of the first MOS transistor; A third MOS transistor that is 1 / n 2 times the
A MOS transistor having a source connected to the drain of the second MOS transistor, a drain connected to an output terminal, and a gate connected to the gate of the third MOS transistor, the transistor size being the first MOS transistor A fourth MOS transistor which is m / n 2 times the transistor;
The MOS transistor has a source connected to the power supply voltage terminal, a drain and a gate connected to the gates of the third MOS transistor and the fourth MOS transistor, and the transistor size is 1 of that of the first MOS transistor. a fifth MOS transistor is a / (n + 1) 2 times,
Consisting of
The output of the first current mirror circuit is connected to the drain of the third MOS transistor and the drain of the fifth transistor,
The output of the second current mirror circuit is connected to the drain of the third MOS transistor and the drain of the fifth transistor,
3. The temperature detection circuit according to claim 1, wherein currents of the same magnitude are respectively supplied to drains of the third MOS transistor and the fifth MOS transistor. (Where m and n are each a positive integer)
請求項2に記載の温度検出回路と、
前記温度検出回路からの出力をデジタル信号に変換するアナログ/デジタルコンバータと、
前記アナログ/デジタルコンバータからのデジタル信号に基づき、前記制御電圧生成回路で生成する制御電圧を補正する補正信号を生成するCPUと、
前記補正信号の生成に用いられるパラメータを格納するメモリと、
前記補正信号をアナログ信号に変換し、前記制御電圧生成回路に供給するデジタル/アナログコンバータと、
を具備することを特徴とする温度検出装置。
A temperature detection circuit according to claim 2;
An analog / digital converter that converts the output from the temperature detection circuit into a digital signal;
A CPU for generating a correction signal for correcting a control voltage generated by the control voltage generation circuit based on a digital signal from the analog / digital converter;
A memory for storing parameters used for generating the correction signal;
A digital / analog converter that converts the correction signal into an analog signal and supplies the analog signal to the control voltage generation circuit;
A temperature detection apparatus comprising:
被検出体に係る観測信号を出力するセンサ部と、
前記センサ部の近傍の温度を検出する請求項4に記載の温度検出装置と、
前記温度検出部からの出力に基づき、前記観測信号を補正する補正部と、
を具備することを特徴とする光電変換装置。
A sensor unit that outputs an observation signal related to the detected object;
The temperature detection device according to claim 4, which detects a temperature in the vicinity of the sensor unit;
A correction unit for correcting the observation signal based on an output from the temperature detection unit;
A photoelectric conversion device comprising:
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