JPH02264310A - 集積回路の温度特性を制御する装置 - Google Patents
集積回路の温度特性を制御する装置Info
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- JPH02264310A JPH02264310A JP1336203A JP33620389A JPH02264310A JP H02264310 A JPH02264310 A JP H02264310A JP 1336203 A JP1336203 A JP 1336203A JP 33620389 A JP33620389 A JP 33620389A JP H02264310 A JPH02264310 A JP H02264310A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
-
- G—PHYSICS
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/24—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only
- G05F3/242—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage
- G05F3/245—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the field-effect type only with compensation for device parameters, e.g. channel width modulation, threshold voltage, processing, or external variations, e.g. temperature, loading, supply voltage producing a voltage or current as a predetermined function of the temperature
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、モノリシック集積回路の温度特性を制御する
装置に関するものであり、更に詳述するならば、ＧａＡ
ｓのような■−■族の高速材料で作られたモノリシック
集積回路の温度特性を制御する装置に関するものである
。
装置に関するものであり、更に詳述するならば、ＧａＡ
ｓのような■−■族の高速材料で作られたモノリシック
集積回路の温度特性を制御する装置に関するものである
。
従来の技術
■−■族基板上に形成された回路の温度による挙動は、
・使用者にとって重要なパラメータである。
・使用者にとって重要なパラメータである。
この問題は、アクセス制御電極を設ける場合、または、
安定化させるべき回路特性の温度依存変数を補正するオ
ン−チップ装置を作成する場合に、回路設計者が考慮し
なければならない。
安定化させるべき回路特性の温度依存変数を補正するオ
ン−チップ装置を作成する場合に、回路設計者が考慮し
なければならない。
現在使用されている方法は全て、回路の外部から働き掛
けて、例えば、周囲温度を調節するか、または、一般に
回路パラメータを補正する電圧による、温度依存変数を
含むフィードバック制御を利用している。
けて、例えば、周囲温度を調節するか、または、一般に
回路パラメータを補正する電圧による、温度依存変数を
含むフィードバック制御を利用している。
課題を解決するための手段
本発明による温度特性制御装置は、例えばガリウム砒素
に設けられたモノリシック集積回路内において安定化す
べき回路と制御回路とを組み合わせる。２つの回路は、
標準的な集積回路製造プロセスを使用して共通の基板上
に並べて作成される。
に設けられたモノリシック集積回路内において安定化す
べき回路と制御回路とを組み合わせる。２つの回路は、
標準的な集積回路製造プロセスを使用して共通の基板上
に並べて作成される。
温度は、基板上で直接検出されて、補正電圧を制御する
ように機能する。
ように機能する。
本発明の技術は、温度係数の異なる少なくとも２種類の
抵抗要素を使用する。従って、それら２種類の抵抗要素
を組み合わせることによって、温度依存電圧を発生する
ことができる分圧器ブリッジを形成することができる。
抵抗要素を使用する。従って、それら２種類の抵抗要素
を組み合わせることによって、温度依存電圧を発生する
ことができる分圧器ブリッジを形成することができる。
制御される装置自体は、例えば、電界効果トランジスタ
の利得を制御するゲートバイアス電圧を印加するように
、直流電圧によって温度ドリフトを補償することができ
る。
の利得を制御するゲートバイアス電圧を印加するように
、直流電圧によって温度ドリフトを補償することができ
る。
更に詳述するならば、本発明は、集積回路の温度特性を
制御するために、基板上に設けられた装置を提供する。
制御するために、基板上に設けられた装置を提供する。
かかる装置は、制御される回路の基板上に集積化された
２つの抵抗で構成される少なくともｌの分圧器ブリッジ
を有しており、上記抵抗は、２つの電圧の間に接続され
、互いに異なる、好ましく互いに反対の温度係数を有し
ており、分圧器ブリッジの２つの抵抗の共通接続点は、
安定化すべき集積回路を制御するために使用される温度
依存電圧を発生する。
２つの抵抗で構成される少なくともｌの分圧器ブリッジ
を有しており、上記抵抗は、２つの電圧の間に接続され
、互いに異なる、好ましく互いに反対の温度係数を有し
ており、分圧器ブリッジの２つの抵抗の共通接続点は、
安定化すべき集積回路を制御するために使用される温度
依存電圧を発生する。
以下の添付図面を参照しての本発明の好ましい実施例の
詳細な説明から本発明は更に明瞭に理解できるであろう
。
詳細な説明から本発明は更に明瞭に理解できるであろう
。
実施例
本発明による装置の測定センサは、分圧器ブリッジの形
に接続された抵抗Ｒ１及びＲ２を有している。その分圧
器ブリッジの両端には、温度に対して安定な外部の直流
発生器の電圧ＤＣＩ及びＤｅｌに接続されている。それ
ら外部の直流発生器の電圧ＤＣＩ及びＤＣＩＯ内の一方
は、回路の零電位（グラウンドレベル）でもよい。
に接続された抵抗Ｒ１及びＲ２を有している。その分圧
器ブリッジの両端には、温度に対して安定な外部の直流
発生器の電圧ＤＣＩ及びＤｅｌに接続されている。それ
ら外部の直流発生器の電圧ＤＣＩ及びＤＣＩＯ内の一方
は、回路の零電位（グラウンドレベル）でもよい。
抵抗Ｒ３及びＲ２は、異なる温度係数α重及びα？を有
している。それら抵抗の抵抗値は、温度の関数として以
下のように表すことできる。
している。それら抵抗の抵抗値は、温度の関数として以
下のように表すことできる。
Ｒ，＝（１＋αＩ（Ｔ Ｔｏ） ） Ｒ＋＝但し、Ｔ
ｏ＝８８２０℃ Ｒ１゜は、Ｔ＝２０℃でのＲ。
ｏ＝８８２０℃ Ｒ１゜は、Ｔ＝２０℃でのＲ。
同様に
Ｒ２＝［１＋α２ （Ｔ Ｔｏ） ”Ｊ Ｒ２゜簡略
化のために以下のように置換する。
化のために以下のように置換する。
βア＝１＋αＩ（Ｔ Ｔｏ）
Ｔｙ＝１＋α２ （’ｒ−’ｒｏ）
分圧器ブリッジの出力電圧ＶＣＩは温度の関数として変
化し、回路を制御するために使用することができる。
化し、回路を制御するために使用することができる。
分圧器ブリッジの抵抗値は、以下の式から計算すること
ができる。
ができる。
Ｔ＝ＴＩの場合
Ｒ２０Ｔｔ＋ Ｖｃ＋（Ｔ＋） ＤＣ２Ｔ
＝Ｔ２の場合 Ｒ２０Ｔ ７２ ＶＣＩ （Ｔ２） Ｄ Ｃ
２ゲート電圧に対する温度ドリフトが０Ｖ（８０℃）か
ら−〇、３Ｖ （−４０℃）に変化する電界効果トラン
ジスタの場合、条件は以下の・ようになる。
＝Ｔ２の場合 Ｒ２０Ｔ ７２ ＶＣＩ （Ｔ２） Ｄ Ｃ
２ゲート電圧に対する温度ドリフトが０Ｖ（８０℃）か
ら−〇、３Ｖ （−４０℃）に変化する電界効果トラン
ジスタの場合、条件は以下の・ようになる。
Ｔ＋＝ ４０℃ ｐ Ｖｃ＋（’Ｌ）＝−０，３ｖ
Ｔ２＝＋８０℃ ｃＯＶｃ＋（Ｔａ）＝ＯＶ従って、以
下の式を表すことができる。
Ｔ２＝＋８０℃ ｃＯＶｃ＋（Ｔａ）＝ＯＶ従って、以
下の式を表すことができる。
Ｒ１゜ Ｔア２ ＤＣＩ
Ｒ２゜ β７□ ＤＣ２
ＤＣ１の値を選択することにより、ＤＣ２の値及び抵抗
値Ｒ１及びＲ２の比を計算することができる。抵抗値Ｒ
＋及びＲ２は、制御回路の消費電力に比較して許容でき
る程度の、制御される回路の消費電力によって決定され
る。
値Ｒ１及びＲ２の比を計算することができる。抵抗値Ｒ
＋及びＲ２は、制御回路の消費電力に比較して許容でき
る程度の、制御される回路の消費電力によって決定され
る。
供給電圧ＤＣＩ及びＤＣ２は、温度制御装置のためにポ
スト調整手段として機能することもできる。
スト調整手段として機能することもできる。
第２図に示すような差動回路構成を有し、センサ及び整
形回路を含む具体的な制御装置を以下説明する。
形回路を含む具体的な制御装置を以下説明する。
図示の回路は、温度制御される装置と同一の半導体材料
チップ上に集積化される。基板上で直接検出される温度
は、互いに相補的な温度依存電圧を発生する差動回路の
利得を制御するように使用される。
チップ上に集積化される。基板上で直接検出される温度
は、互いに相補的な温度依存電圧を発生する差動回路の
利得を制御するように使用される。
かかる方法により、この自動利得制御増幅器の段を制御
することにより、増幅器を安定化させることができる。
することにより、増幅器を安定化させることができる。
制御電圧を第２ゲートに印加して、デュアルゲート電界
効果トランジスタ構造を制御することもできる。また、
バラクタに制御電圧を印加することによって、発信器の
温度特性を安定化することもできる。制御電圧をトラン
ジスタのゲートやダイオードに印加することによって、
様々な応用が考えらる。
効果トランジスタ構造を制御することもできる。また、
バラクタに制御電圧を印加することによって、発信器の
温度特性を安定化することもできる。制御電圧をトラン
ジスタのゲートやダイオードに印加することによって、
様々な応用が考えらる。
第２図の差動回路は、２つの部分、すなわち、温度変動
を検出する第１の部分と、温度制御される回路を駆動す
るように機能する信号を整形する第２の部分とを有して
いる。
を検出する第１の部分と、温度制御される回路を駆動す
るように機能する信号を整形する第２の部分とを有して
いる。
温度変動は、温度Ｔ。（例えば２０℃）で平衡している
抵抗ブリッジにより検出される。その抵抗ブリッジは、
温度及び温度に関連するものに比例した電圧を発生する
。抵抗ブリッジは、電圧ＤＣＩとグラウンドとの間に接
続された抵抗Ｒ１及びＲ２と、同様に電圧ＤＣＩとグラ
ウンドとの間に接続された抵抗Ｒ３及びＲ４とから構成
されている。ブリッジを構成するそれら抵抗は、交差接
続され、また、互いに反対の温度係数を有している。
抵抗ブリッジにより検出される。その抵抗ブリッジは、
温度及び温度に関連するものに比例した電圧を発生する
。抵抗ブリッジは、電圧ＤＣＩとグラウンドとの間に接
続された抵抗Ｒ１及びＲ２と、同様に電圧ＤＣＩとグラ
ウンドとの間に接続された抵抗Ｒ３及びＲ４とから構成
されている。ブリッジを構成するそれら抵抗は、交差接
続され、また、互いに反対の温度係数を有している。
抵抗Ｒ０からＲ１は、温度Ｔ。で同一の抵抗値を有して
おり、しかし、互いに反対の温度係数を有している。抵
抗ＲＩとＲ４は、同じ温度係数を有しており、例えばチ
タン（正の温度係数）で作られている。一方、抵抗Ｒ２
とＲ３は、抵抗Ｒ１とＲ４と反対の負の温度係数の、例
えばタンタルで作られている。これらの抵抗値対温度の
関係を表す曲線を第３図に示す。
おり、しかし、互いに反対の温度係数を有している。抵
抗ＲＩとＲ４は、同じ温度係数を有しており、例えばチ
タン（正の温度係数）で作られている。一方、抵抗Ｒ２
とＲ３は、抵抗Ｒ１とＲ４と反対の負の温度係数の、例
えばタンタルで作られている。これらの抵抗値対温度の
関係を表す曲線を第３図に示す。
この形式のブリッジにおいて、中点Ａ及びＢの電圧は、
平衡温度Ｔ。では等しく、且つ互いに反対方向に変化し
、それにより、出力信号の値も増大する。
平衡温度Ｔ。では等しく、且つ互いに反対方向に変化し
、それにより、出力信号の値も増大する。
装置の第２の部分は、トランジスタ化された差動回路構
造である。差動回路の２つの分路の負荷はアクティブ負
荷であり、温度制御される回路に適合化されている。
造である。差動回路の２つの分路の負荷はアクティブ負
荷であり、温度制御される回路に適合化されている。
トランジスタＴ２及びＴ３は、電圧ＤＣＩとグラウンド
との間にふいて、電流源トランジスタＴを介して給電さ
れ、抵抗ブリッジの中点Ａ及びＢでの不平衡電圧は、ト
ランジスタＴ２及びＴ３のゲートにそれぞれ印加される
。負荷トランジスタＴ。
との間にふいて、電流源トランジスタＴを介して給電さ
れ、抵抗ブリッジの中点Ａ及びＢでの不平衡電圧は、ト
ランジスタＴ２及びＴ３のゲートにそれぞれ印加される
。負荷トランジスタＴ。
及びＴ、は、平衡温度Ｔ０での良好な動作点を与えてい
る。電圧ＤＣ３及びＤＣ４でそれぞれ制御されるトラン
ジスタＴ、及びＴ６は、差動回路の利得が安定化すべき
回路に応じて制御されるようにしている。出力電圧は、
トランジスタＴ２及びＴ５との共通接続点である点Ｖ２
と、トランジスタＴ３及びＴ６との共通接続点である点
ｖ３とから出力される。点Ｖ２の電圧は、同一チップ上
に集積化された制御される回路のトランジスタゲートに
例えば印加され、温度により変化する特性を安定化する
。
る。電圧ＤＣ３及びＤＣ４でそれぞれ制御されるトラン
ジスタＴ、及びＴ６は、差動回路の利得が安定化すべき
回路に応じて制御されるようにしている。出力電圧は、
トランジスタＴ２及びＴ５との共通接続点である点Ｖ２
と、トランジスタＴ３及びＴ６との共通接続点である点
ｖ３とから出力される。点Ｖ２の電圧は、同一チップ上
に集積化された制御される回路のトランジスタゲートに
例えば印加され、温度により変化する特性を安定化する
。
回路のレスポンスを温度の関数として第４図に示す。曲
線ｖ２と実線で示す曲線Ｖ３とは、ＤＣ３＝ＤＣ４の場
合の平衡状態のレスポンスを示す。
線ｖ２と実線で示す曲線Ｖ３とは、ＤＣ３＝ＤＣ４の場
合の平衡状態のレスポンスを示す。
この平衡状態は、電圧ＤＣ３及びＤＣ４の一方を変化さ
せることにより変化する。ＤＣ３≠ＤＣ４の場合、例え
ば、破線で示す曲線Ｖ、のようになる。
せることにより変化する。ＤＣ３≠ＤＣ４の場合、例え
ば、破線で示す曲線Ｖ、のようになる。
図示の回路に示す単純な差動回路は、安定すべき回路に
関係して、電圧Ｖ２またはＶ、のレスポンスの線型関係
、パラポリツクな関係、対数関係などを実現する複雑な
回路構成の基礎となる。なお、信号整形回路部分の回路
構成は、論理回路設計の分野では公知である。
関係して、電圧Ｖ２またはＶ、のレスポンスの線型関係
、パラポリツクな関係、対数関係などを実現する複雑な
回路構成の基礎となる。なお、信号整形回路部分の回路
構成は、論理回路設計の分野では公知である。
上記した本発明の装置は、マイクロ波回路を製造する際
にも完全に適用できる。本発明による回路は、はとんど
回路スペースを占有せず、温度特性を安定化すべきマイ
クロ波回路のトランジスタやバラクタの側に集積化でき
る。
にも完全に適用できる。本発明による回路は、はとんど
回路スペースを占有せず、温度特性を安定化すべきマイ
クロ波回路のトランジスタやバラクタの側に集積化でき
る。
第１図は、集積回路チップ上に組み込んだセンサの回路
図であり、第２図は、互いに相補的な度依存電圧を発生
する差動回路の回路図であり、第３図は、測定用センサ
の抵抗対温度の曲線を示すグラフであり、第４図は、第
２図に示す回路の抵抗対温度の曲線を示すグラフである
。 〔主な参照符号〕 Ｒ１−Ｒ１・・抵抗 ＴＩ−Ｔ、・・トランジスタ
図であり、第２図は、互いに相補的な度依存電圧を発生
する差動回路の回路図であり、第３図は、測定用センサ
の抵抗対温度の曲線を示すグラフであり、第４図は、第
２図に示す回路の抵抗対温度の曲線を示すグラフである
。 〔主な参照符号〕 Ｒ１−Ｒ１・・抵抗 ＴＩ−Ｔ、・・トランジスタ
Claims (3)
- （１）基板上に設けられた集積回路の温度特性を制御す
るための装置にして、制御される回路と同一の基板上に
集積化された４つの抵抗で構成され、２つの安定な電圧
の間に接続された分圧器ブリッジを有しており、上記抵
抗の内の対をなす抵抗は、互いに反対の温度係数を有し
、ブリッジの対角に位置しており、上記分圧器ブリッジ
の中点は、温度変化で反対方向に変化する２つの制御電
圧を発生することを特徴とする集積回路の温度特性を制
御する装置。 - （２）請求項１に記載の装置にして、上記制御電圧を整
形する差動回路を更に具備しており、該差動回路は、２
つの第１のトランジスタと、それに付属する負荷トラン
ジスタとにより構成され、電流源を介して上記分圧器ブ
リッジから電圧を供給され、上記分圧器ブリッジの不平
衡電圧は、上記２つの第１のトランジスタのゲートに印
加され、上記第１のトランジスタと上記負荷トランジス
タとの間と共通接続点から出力電圧が出力されることを
特徴とする装置。 - （３）請求項２に記載の装置にして、制御される集積回
路に従って上記差動回路を利得を制御するために、上記
負荷トランジスタに並列に接続された調整用トランジス
タを更に有し、それら調整用トランジスタのゲートに調
整用電圧が印加されることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8817091 | 1988-12-23 | ||
| FR8817091A FR2641127B1 (ja) | 1988-12-23 | 1988-12-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02264310A true JPH02264310A (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=9373354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336203A Pending JPH02264310A (ja) | 1988-12-23 | 1989-12-25 | 集積回路の温度特性を制御する装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4952865A (ja) |
| EP (1) | EP0376787B1 (ja) |
| JP (1) | JPH02264310A (ja) |
| DE (1) | DE68916774T2 (ja) |
| FR (1) | FR2641127B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2248151A (en) * | 1990-09-24 | 1992-03-25 | Philips Electronic Associated | Temperature sensing and protection circuit. |
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| US5639163A (en) * | 1994-11-14 | 1997-06-17 | International Business Machines Corporation | On-chip temperature sensing system |
| US5946181A (en) * | 1997-04-30 | 1999-08-31 | Burr-Brown Corporation | Thermal shutdown circuit and method for sensing thermal gradients to extrapolate hot spot temperature |
| US6437634B1 (en) * | 1997-11-27 | 2002-08-20 | Nec Corporation | Semiconductor circuit in which distortion caused by change in ambient temperature is compensated |
| TW200624826A (en) * | 2004-10-29 | 2006-07-16 | Koninkl Philips Electronics Nv | System for diagnosing impedances having accurate current source and accurate voltage level-shift |
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| FR3140988A1 (fr) * | 2022-10-17 | 2024-04-19 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Circuit de protection contre les surchauffes |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
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