JP5155717B2 - 発振回路を利用した温度測定装置及び方法 - Google Patents
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Description
前記第1発振回路及び前記第2発振回路は、イネーブル信号によって動作し、ディスエイブル信号によって動作が中止される。
図2に示したように、本発明による温度センサーは、二つの発振回路201、203、マックスMUX205及び周波数/デジタル変換器(FDC;Frequency‐to‐Digital Converter、207)を含む。温度センサーは、望ましくは、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)半導体工程を利用して製作される。
図4に示したように、横軸は温度を示しており、縦軸は周波数を示している。グラフにおいて、温度に敏感な発振回路201の出力周波数301は、温度が増加するによって減少して、温度に不敏感な発振回路203の出力周波数303は、温度の変化とは関係ない。二つの発振回路201、203の出力周波数の差が、図5である。
温度に敏感な発振回路201と温度に不敏感な発振回路203は、イネーブル信号/ディスエイブル信号によって動作が決まる。イネーブル信号が入力されると、発振回路201、203は、動作して温度を検出する。温度検出が完了してこれ以上動作が不必要な場合は、ディスエイブル信号が発振回路201、203に入力され動作が止まる。
図8の(a)は、微細コード発生回路を含まない場合の解像度を示しており、図8の(b)は、微細コード発生回路を含む場合の解像度を示している。
図8の(b)を参照すると、微細コード発生回路を含む場合の解像度は、出力可能な温度の差807bになる。
これによって、温度を表現する解像度が増加される。
図9に示したように、温度に不敏感な発振回路で温度による変化を補償させ過程を説明する。
μ:キャリア移動性(carrier mobility)
COX:シリコン絶縁層を構成する酸化物(Oxide)のキャパシター
W:MOSの幅
L:MOSのゲートの長さ
VGS、P3:PMOSトランジスタP3のゲート−ソース電圧
VT:MOSトランジスタの閾値電圧
λ:チャンネルの長さの変調によってドレイン電圧が電流に影響を及ぼす程度
図11での周波数/デジタル変換器は、10ビットのアップダウンカウンターが使用された例である。
図12に示したように、本発明によるカウンターバッファは、最終段の負荷(Load)を駆動するにおいて必要な数程度のバッファ段またはインバーター段が使用されて、最初のバッファの電源供給部に制御用トランジスタを設けて最初のバッファの電源供給をRun/Hold信号で制御するように構成されている。Run信号が入力されると、制御用トランジスタが消えてバッファ段の動作は止まり、Hold信号が入力されると、制御用トランジスタが動作してバッファ段は信号を外部に出力する。従って、バッファ段の前部分の信号とは関係なくカウンターバッファは、最終の出力のみを外部に出力することによって電力消費を減少させる。
図13に示したように、本発明による温度センサーは、温度測定のためにイネーブル信号が入力されると、温度に敏感な発振回路及び温度に不敏感な発振回路を駆動する(段階901)。この時、二つの発振回路は、温度に相応して各々の周波数信号を発生する。以後、温度センサーのマックスは、二つの発振回路で出力される二つの周波数信号を選択的に通過して温度センサーの内部の周波数/デジタル変換器に出力する(段階903)。以後、周波数/デジタル変換器は、マックスから入力される周波数信号をデジタルコードに変換する(段階905)。この時、変換されたデジタルコードは、二つの周波数信号の差に相応する値として、測定しようとする温度に当たる。
本発明は、実施例などに限定されるのではなく、本発明の当分野で通常の知識を有する者によって多様に変形できる。
203:温度に不敏感な発振回路
205:マックス
207:周波数/デジタル変換器
209:多重位相周波数信号を利用した微細解像度発生回路
211:外部コントローラー
601:アップダウンカウンター
603:カウンターバッファ
Claims (10)
- 第1周波数信号として多重位相周波数信号を発生させると共に温度に敏感な発振回路である第1発振回路と;
温度に不敏感な発振回路である第2発振回路と;
前記第1発振回路で出力される第1周波数信号及び前記第2発振回路で出力される第2周波数信号を選択的に通過させるマックスと;
前記第1周波数信号及び前記第2周波数信号の周波数の差をデジタルコードに変換する周波数/デジタル変換器と;
前記多重位相周波数信号を利用して、温度を表現する解像度を増加させる微細解像度コードを発生させる微細解像度発生回路を含み、
前記デジタルコードは、測定しようとする温度に相応する
ことを特徴とする温度センサー。 - 前記第2発振回路は、前記第1発振回路に温度による変化を補償させる回路を追加して構成する
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサー。 - 前記第1発振回路及び前記第2発振回路は、ゲーテッド(gated)発振回路である
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサー。 - 前記周波数/デジタル変換器は、前記第1周波数信号が入力されると、カウントアップ動作を行って、前記第2周波数信号が入力されると、カウントダウン動作を行うアップダウンカウンターと;及び
前記アップダウンカウンターでカウントされた最終の値を外部に出力するカウンターバッファを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサー。 - 前記アップダウンカウンターの1ビットは、Up/Down制御信号が入力されるマックス、Reset制御信号が入力されるXOR、Run/Hold制御信号が入力されるAND及びフリップフロップ(flip‐flop)を含み、
前記マックスは前記フリップフロップと接続しており、
前記XORは、前記フリップフロップと、前記ANDとに接続しており、
前記ANDは前記XORと接続しており、
前記フリップフロップは、前記マックスと、前記XORとに接続した
ことを特徴とする請求項4に記載の温度センサー。 - 前記カウンターバッファは、多数のバッファを含み、前記多数のバッファのうち、最初のバッファの電源供給部に電源制御用トランジスタが結合される
ことを特徴とする請求項4に記載の温度センサー。 - 前記第1発振回路及び前記第2発振回路は、イネーブル信号によって動作し、ディスエイブル信号によって動作が中止される
ことを特徴とする請求項1に記載の温度センサー。 - 第1周波数信号として多重位相周波数信号を発生させると共に温度に敏感な発振回路である第1発振回路、及び温度に不敏感な発振回路である第2発振回路を含む、温度センサーで温度を測定する方法において、
前記第1発振回路及び前記第2発振回路を動作させる段階と;
前記第1発振回路で出力される第1周波数信号及び前記第2発振回路で出力される第2周波数信号を選択的に通過させる段階と;
前記第1周波数信号及び前記第2周波数信号の周波数の差をデジタルコードに変換する段階と;
前記多重位相周波数信号を利用して、温度を表現する解像度を増加させる微細解像度コードを発生させる段階を含むが、前記デジタルコードは、測定しようとする温度に相応する
ことを特徴とする温度測定方法。 - ディスエイブル信号によって前記第1発振回路及び前記第2発振回路の動作を中止する段階をさらに含む
ことを特徴とする請求項8に記載の温度測定方法。 - 前記第1発振回路及び前記第2発振回路は、ゲーテッド発振回路である
ことを特徴とする請求項8に記載の温度測定方法。
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